ELEC 2311 : Physique interne des convertisseurs électromécaniques
Thème 2004-2005

Une société souhaite faire une offre pour la fourniture d'actionneurs destinés à l'orientation des tuyères du dernier étage d'un lanceur spatial, comme indiqué à la figure ci-dessous.

Le cahier des charges impose les contraintes suivantes :

• L'actionneur prélèvera l'électrique électrique dont il aura besoin sur une alimentation (commune à tous les éléments de l'étage concerné) d'une tension nominale de 55 V mais qui peut varier de 48 V à 60 V ;
• L'actionneur, étant initialement à une température de 70°C, doit pouvoir effectuer la série de mouvements décrite par le diagramme ci-dessous.
  

  
  Figure T2004-2 : plan de vol utilisé pour les tests de réception
   

• Les transitions de 0.04 m figurant dans le plan de vol ci-dessus doivent être effectuées en 200 ms maximum, les transitions de 0.12 m doivent être effectuées en 400 ms maximum et la transition de 0.24 m en 700 ms maximum ;
• Les transitions figurant dans le plan de vol ci-dessus doivent être effectuées sans dépassement de la consigne ;
• Pendant le plan de vol, l'actionneur doit vaincre une force antagoniste composée d'une partie statique de 1600 N , d'une force élastique (raideur) de 125000 N/m , d'une force de frottement visqueux de 1250 Ns/m et d'une force d'inertie correspondant à une masse équivalente de 625 kg (soit 625 N / (m s^-2 ) ).
• Il devra être le plus léger possible et consommer le moins d'énergie électrique possible. On peut renvoyer de l'énergie électrique à la source en cours de mouvement, mais cette énergie n'est pas considérée comme récupérée (l'étage utilise des piles non réversibles, de sorte que l'énergie retournée doit être dissipée dans une résistance si elle n'est pas consommée immédiatement par un autre moteur).

La société décide de constituer cet actionneur d'une vis à rouleaux, d'un réducteur et d'un moteur synchrone triphasé à aimants permanents montés en surface (voir le paragraphe 5.2.1. du livre ), alimenté par un dispositif électronique de puissance. L'étude est partagée entre plusieurs équipes travaillant en étroite collaboration. Vous faites partie de l'équipe d'ingénieurs chargée de concevoir le moteur. La durée maximum de cette étude est de 11 semaines.

L'entreprise dispose d'un logiciel moderne de calcul des champs magnétiques par une méthode numérique.

Pour permettre à l'équipe de tester ses calculs, une maquette de machine du type envisagé sera réalisée.

Les équipes travailleront en étroite collaboration. Vous pouvez donc leur poser des questions à propos des dispositifs dont elles ont la charge.

Dernière mise à jour le 07-09-2004