FR3104803A1 - Machine électrique comprenant des pastilles supraconductrices de forme optimisée - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne machine une électrique (1) supraconductrice comprenant un inducteur (3) comportant des pastilles supraconductrices (7) mobiles par rapport à un axe (X) de déplacement, un induit (2) et un rayon moyen (Rc) prédéterminé définissant un cercle (C) centré sur l’axe (X) de rotation, dans laquelle chaque pastille supraconductrice (7) présente :- une surface au moins égale à 60% d’une surface cible, ladite surface cible correspondant à la surface d’un secteur d’anneau (13) et - au plus 5% de la surface de la face (8) de chaque pastille supraconductrice (7) est en dehors du secteur d’anneau (13). Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine des machines électriques comprenant des pastilles supraconductrices, pouvant notamment être utilisées dans des aéronefs. En particulier, l’invention s’applique aux machines électriques comprenant des pastilles magnétisées ou non-magnétisées, aux machines électriques à aimants supraconducteurs ou à barrières de flux supraconductrices, aux machines entièrement supraconductrices (induit et inducteur supraconducteurs) ou partiellement supraconductrices (induit ou inducteur supraconducteur) ainsi qu’aux machines supraconductrices à flux radial, linéaire ou axial.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Une partie de l’ingénierie se préoccupe des futurs moyens de transport en cherchant à rendre les systèmes plus écologiques. Dans le domaine du transport aérien, différents projets et prototypes ont déjà vu le jour, comme SOLAR IMPULSE ou l’E-FAN d’Airbus. Les préoccupations environnementales, la réduction de la consommation de carburant et de bruit sont tant de critères qui encouragent l’utilisation de machines électriques. Pour pouvoir supplanter les technologies actuelles, les constructeurs aéronautiques travaillent sur l’augmentation de la puissance massique de ces machines électriques. Ainsi, une étude est conduite sur le gain qu’apporterait les matériaux supraconducteurs HTC (acronyme de haute température critique) pour les actionneurs embarqués.
Un matériau supraconducteur est un matériau qui, lorsqu’il est refroidi à une température inférieure à sa température critique, présente une résistivité nulle offrant ainsi la possibilité de faire circuler des courants continus sans pertes. De cela, plusieurs phénomènes en découlent comme la réponse diamagnétique pour toute variation du champ magnétique, permettant de réaliser d’excellent blindage magnétique.
De manière connue en soi, une machine électrique comprend un inducteur et un induit. L’inducteur comprend une bobine HTC réalisé avec des fils HTC qui génère un champ magnétique modulé par des pastilles supraconductrices, qui font office d’écrans magnétiques. L’induit, quant à lui, comprend un système de bobinage triphasé en cuivre qui repose sur un support ferromagnétique ou amagnétique. La rotation des écrans fait varier le champ magnétique et induit, par la loi de Lenz, une force électromotrice dans le bobinage. Le dimensionnement d’une telle machine conduit à une structure à flux axial sans système d’alimentation tournant (type bague/balais). La maintenance et les problèmes de sécurité, apportés par un système bague/balais tournant, sont donc évités.
Cette machine électrique est partiellement supraconductrice dans la mesure où seul l’inducteur est réalisé dans un matériau supraconducteur, par opposition à une machine totalement supraconductrice dont toutes les parties actives sont conçues avec des matériaux supraconducteurs.
Dans ce qui suit, on désignera par «inducteur» la bobine HTC et les pastilles supraconductrices configurées pour modifier le flux magnétique crée par la bobine HTC. On notera que, dans une machine électrique supraconductrice à barrières de flux, on utilise le comportement diamagnétique des pastilles supraconductrices quand elles sont refroidies hors champ. Les pastilles supraconductrices sont dans ce cas non-magnétisées et forment un écran (écrantage) qui dévie les lignes de champ, lorsqu’elles sont plongées dans un champ magnétique. Le champ magnétique est alors concentré et de forte amplitude entre les pastilles supraconductrices non-magnétisées et faible en aval de celles-ci. En variante, les pastilles supraconductrices peuvent être magnétisées et former des aimants supraconducteurs. On parle alors de machine à aimants supraconducteurs.
Généralement, les pastilles sont réalisées en YBCO (acronyme anglais de Yttrium Barium Copper Oxide pour Oxydes mixtes de Baryum, de Cuivre et d'Yttrium), en GdBCO (acronyme anglais de Gadolinium-Barium-Copper-Oxygen), et/ou en NbTi (pour niobium-titane) qui possèdent notamment de très bonnes caractéristiques d’écrantage.
Les pastilles sont généralement obtenues grâce au procédé de croissance de germe. On pourra notamment se référer à l’article de M. Morita, H. Teshima, et H. Hirano, «Development of oxide superconductors », Nippon Steel Technical Report, vol. 93, p. 18–23, 2006 pour plus de détails sur ce procédé. En particulier, ce type de procédé consiste à former un cristal par adjonction progressive de matière sur la surface d’un germe préexistant. Les pastilles ainsi obtenues sont donc généralement de formes circulaires ou rectangulaires. En variante, il a également été proposé de réaliser les pastilles par frittage. Cependant, la connexion inter-grain associée à ce procédé de fabrication a tendance à diminuer les performances des pastilles. Un autre procédé consiste à utiliser des rubans supraconducteurs (ou « tapes » en anglais) pour la fabrication des pastilles supraconductrices. On parle dans ce cas d’empilements de rubans (ou « stack of tapes » en anglais). Ces pastilles, dont le noyau supraconducteur est renforcé par la matrice des rubans les constituant, présentent une bonne tenue mécanique. Cette bonne tenue mécanique est particulièrement avantageuse lorsque les pastilles sont magnétisées (machine à aimants supraconducteurs).
Dans une machine électrique comprenant des pastilles supraconductrices, la distribution du flux magnétique dépend directement de la forme de l’écran qui s’oppose (machines à barrières de flux) ou guide (machine à aimants supraconducteurs) le passage du flux. Or, la Demanderesse s’est aperçue du fait que la forme circulaire des pastilles supraconductrices ne permettait pas de maximiser la densité de couple de la machine électrique ni son poids.
Un but de l’invention est d’optimiser une machine supraconductrice en fonction de son critère principal de dimensionnement, par exemple sa densité de couple, sa masse ou encore sa complexité de fabrication.
L’invention s’applique à tout type de machine supraconductrice, qui comprennent notamment les machines partiellement supraconductrices ou totalement supraconductrices, à barrières de flux ou à aimants supraconducteurs, à flux radial, linéaire ou axial.
Il est à cet effet proposé une machine électrique supraconductrice comprenantun inducteur comportant des pastilles supraconductrices mobiles par rapport à un axe de déplacement, un induit et un rayon moyen prédéterminé définissant un cercle centré sur l’axe de rotation, dans laquelle chaque pastille supraconductrice présente:
- une face délimitée par une bordure,
- une premier point, correspondant à une première intersection entre la bordure et le cercle,
- un deuxième point, distinct du premier point et correspondant à une deuxième intersection entre la bordure et le cercle, et
- une dimension moyenne correspondant à une longueur d’arc du cercle entre le premier point et le deuxième point,
- une surface de la face de chaque pastille supraconductrice étant au moins égale à 60% d’une surface cible, ladite surface cible correspondant à la surface d’un secteur d’anneau défini par:
* une longueur d’arc moyenne égale à la dimension moyenne de la pastille supraconductrice et
* une ouverture angulaire égale à un angle, dans un plan radial perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine électrique passant par le premier point, entre un segment de droite issu de l’axe de rotation dans le plan radial et passant par le premier point et un segment de droite issu de l’axe de rotation dans le plan radial et passant par le deuxième point, et
- au plus 5% de la surface de la face de chaque pastille supraconductrice est en dehors du secteur d’anneau.
- une face délimitée par une bordure,
- une premier point, correspondant à une première intersection entre la bordure et le cercle,
- un deuxième point, distinct du premier point et correspondant à une deuxième intersection entre la bordure et le cercle, et
- une dimension moyenne correspondant à une longueur d’arc du cercle entre le premier point et le deuxième point,
- une surface de la face de chaque pastille supraconductrice étant au moins égale à 60% d’une surface cible, ladite surface cible correspondant à la surface d’un secteur d’anneau défini par:
* une longueur d’arc moyenne égale à la dimension moyenne de la pastille supraconductrice et
* une ouverture angulaire égale à un angle, dans un plan radial perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine électrique passant par le premier point, entre un segment de droite issu de l’axe de rotation dans le plan radial et passant par le premier point et un segment de droite issu de l’axe de rotation dans le plan radial et passant par le deuxième point, et
- au plus 5% de la surface de la face de chaque pastille supraconductrice est en dehors du secteur d’anneau.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de la machine électrique suivant le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison:
- la face de chaque pastille supraconductrice présente une forme polygonale présentant au moins cinq côtés.
- la face de chaque pastille supraconductrice présente une forme hexagonale.
- la face de chaque pastille supraconductrice présente la forme et les dimensions du secteur d’anneau de sorte que la surface de la face est égale à la surface cible.
- l’induit comprend une série de bobines électromagnétiques, chaque bobine électromagnétique présentant une forme en secteur d’anneau.
- la machine électrique étant à flux axial ou radial et les pastilles supraconductrices sont mobiles en rotation autour de l’axe de déplacement.
- la machine électrique est à linéaire et les pastilles supraconductrices sont mobiles en translation le long de l’axe de déplacement.
- la face de chaque pastille supraconductrice présente une forme polygonale présentant au moins cinq côtés.
- la face de chaque pastille supraconductrice présente une forme hexagonale.
- la face de chaque pastille supraconductrice présente la forme et les dimensions du secteur d’anneau de sorte que la surface de la face est égale à la surface cible.
- l’induit comprend une série de bobines électromagnétiques, chaque bobine électromagnétique présentant une forme en secteur d’anneau.
- la machine électrique étant à flux axial ou radial et les pastilles supraconductrices sont mobiles en rotation autour de l’axe de déplacement.
- la machine électrique est à linéaire et les pastilles supraconductrices sont mobiles en translation le long de l’axe de déplacement.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose une pastille supraconductrice pour une machine électrique selon le premier aspect, ladite pastille supraconductrice présentant:
- une face délimitée par une bordure qui définit un premier pont, correspondant à une première intersection entre la bordure et le cercle, et un deuxième point, distinct du premier point et correspondant à une deuxième intersection entre la bordure et le cercle, et
- une largeur moyenne correspondant à une longueur d’arc d’une portion du cercle entre le premier point et le deuxième point,
- une surface de la face est au moins égale à 60% d’une surface cible, ladite surface cible correspondant à la surface d’un secteur d’anneau défini par:
* une longueur d’arc moyenne égale à la dimension moyenne de la pastille supraconductrice et
* une ouverture angulaire égale à un angle, dans un plan radial perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine électrique passant par le premier point, entre un segment de droite issu de l’axe de rotation dans le plan radial et passant par le premier point et un segment de droite issu de l’axe de rotation dans le plan radial et passant par le deuxième point, et - au plus 5% de la surface de la face est en dehors du secteur d’anneau.
- une face délimitée par une bordure qui définit un premier pont, correspondant à une première intersection entre la bordure et le cercle, et un deuxième point, distinct du premier point et correspondant à une deuxième intersection entre la bordure et le cercle, et
- une largeur moyenne correspondant à une longueur d’arc d’une portion du cercle entre le premier point et le deuxième point,
- une surface de la face est au moins égale à 60% d’une surface cible, ladite surface cible correspondant à la surface d’un secteur d’anneau défini par:
* une longueur d’arc moyenne égale à la dimension moyenne de la pastille supraconductrice et
* une ouverture angulaire égale à un angle, dans un plan radial perpendiculaire à l’axe de rotation de la machine électrique passant par le premier point, entre un segment de droite issu de l’axe de rotation dans le plan radial et passant par le premier point et un segment de droite issu de l’axe de rotation dans le plan radial et passant par le deuxième point, et - au plus 5% de la surface de la face est en dehors du secteur d’anneau.
Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de la pastille supraconductrice suivant le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison:
- la face de la pastille supraconductrice présente l’une des formes suivantes: une forme polygonale présentant au moins cinq côtés, une forme hexagonale.
- la face de la pastille supraconductrice présente la forme et les dimensions du secteur d’anneau de sorte que la surface de la face est égale à la surface cible.
- la face de la pastille supraconductrice présente l’une des formes suivantes: une forme polygonale présentant au moins cinq côtés, une forme hexagonale.
- la face de la pastille supraconductrice présente la forme et les dimensions du secteur d’anneau de sorte que la surface de la face est égale à la surface cible.
Selon un troisième aspect, l’invention propose un aéronef comprenant une machine électrique supraconductrice selon le premier aspect.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Dans la présente demande, on appelle axe X l’axe X de déplacement des pastilles supraconductrices 7 de la machine électrique 1 (c’est-à-dire l’axe X de rotation des pastilles supraconductrices 7 dans le cas d’une machine électrique 1 à flux axial ou radial ou l’axe X de translation des pastilles supraconductrices 7 dans le cas d’une machine électrique 1 à flux linéaire). La direction axiale correspond à la direction de l'axe X et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe X et passant par lui. Par ailleurs, la direction circonférentielle (ou latérale) correspond à une direction perpendiculaire à l'axe X et ne passant pas par lui. Sauf précision contraire, interne (respectivement, intérieur) et externe (respectivement, extérieur), respectivement, sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie ou la face interne d'un élément est plus proche de l'axe X que la partie ou la face externe du même élément.
De plus, dans ce qui suit, l’invention va être décrite et illustrée dans le cas d’une machine électrique 1 à flux axial partiellement supraconductrice à barrière de flux avec des pastilles supraconductrices 7 non-magnétisées. Les pastilles supraconductrices 7 sont donc mobiles en rotation autour de l’axe X. Comme cela a déjà été indiqué plus haut, ceci n’est cependant pas limitatif, l’invention s’appliquant mutatis mutandis à des machines électriques 1 comprenant des pastilles magnétisées, à des machines électriques 1 à aimants supraconducteurs, à des machines électriques 1 entièrement supraconductrices (induit et inducteur supraconducteurs) ainsi qu’à des machines électriques 1 à flux radial ou linéaire.
Sur la figure 1 est représentée schématiquement une machine électrique 1 à flux axial supraconductrice à barrière de flux selon un mode de réalisation de l’invention, comprenant de manière conventionnelle une partie tournante, ou rotor, et une partie fixe, ou stator.
La machine électrique 1 à flux axial supraconductrice comprend un induit 2 et un inducteur 3. L’induit 2 comporte un agencement de bobines électromagnétiques 5 non supraconductrices, généralement en cuivre, définissant une direction axiale qui s’étend selon l’axe X, une direction circonférentielle et une direction radiale. L’inducteur 3 comporte une bobine supraconductrice 6 coaxiale à l’agencement des bobines électromagnétiques 5 de l’induit 2 et des pastilles supraconductrices 7 disposées dans un même plan orthogonal à la direction axiale et radialement à l’intérieur de la bobine supraconductrice 6. Optionnellement, l’inducteur 3 comprend en outre une culasse statorique comportant une couronne de fer 4. Ici, le rotor est formé par les pastilles supraconductrices 7 qui sont entrainées en rotation autour de l’axe X de rotation. Le stator est formé par l’agencement de bobines électromagnétiques 5 et la bobine supraconductrice 6.
Les pastilles supraconductrices 7 sont en matériau supraconducteur et sont réparties de manière équidistante autour de l’axe X de rotation, ce qui permet une variation spatiale du champ électromagnétique dans l’entrefer. Ici, les pastilles supraconductrice 7 sont non-magnétisées. En variante, les pastilles supraconductrices 7 pourraient être magnétisées. Par exemple, les pastilles sont réalisées en YBCO (acronyme anglais de Yttrium Barium Copper Oxide pour Oxydes mixtes de Baryum, de Cuivre et d'Yttrium), en GdBCO (acronyme anglais de Gadolinium-Barium-Copper-Oxygen), et/ou en NbTi (pour niobium-titane).
La bobine supraconductrice 6 de l’inducteur 2 est une bobine supraconductrice statique alimentée en courant continu. Le cas échéant, lorsque la machine électrique 1 comprend une culasse 4, celle-ci assure une tenue mécanique des bobines électromagnétiques 5 et garantit une surface de refroidissement plus importante. En d’autres termes, l’inducteur 2 est supraconducteur tandis que l’induit 3 est non-supraconducteur.
Les bobines électromagnétiques 5 de l’induit 2 peuvent présenter toute forme adaptée. Généralement, les bobines électromagnétiques 5 ont chacune la forme d’un secteur d’anneau et sont placées circonférentiellement côtés à côtes, autour de l’axe X, de sorte à définir ensemble un anneau complet. Par secteur d’anneau, on comprendra ici la forme délimitée d’une part par deux cercles coaxiaux, de diamètre différent, et d’autre part par deux segments de droite issus du centre des cercles. Le secteur d’anneau comprend ainsi deux côtés opposés courbes et deux côtés opposés droits. Enfin, on comprendra par ouverture angulaire d’un secteur d’anneau, l’angle mesuré au centre des cercles délimitant le secteur d’anneau, entre les segments de droite. Dans la présente application (bobines électromagnétiques 5), l’ouverture angulaire des secteurs d’anneaux est inférieure à 90° de sorte que les côtés des secteurs d’anneau divergent depuis le centre des cercles.
La machine électrique 1 présente en outre un rayon moyen Rc. De manière connue en soi, le rayon moyen Rc de la machine électrique 1 correspond au rayon du cercle C passant par le centre des pastilles supraconductrices 7.
Une pastille supraconductrice conventionnelle présente la forme d’un disque (figure 4) ou d’un rectangle (figure 5) pleins. Ces formes de pastille supraconductrice ne sont cependant pas optimales
Afin d’optimiser la machine électrique 1, l’invention propose d’adapter la forme des pastilles supraconductrice de sorte à maximiser le rapport écrantage/masse des pastilles, c’est-à-dire d’optimiser la forme des pastilles supraconductrices 7 afin que la variation de la composante axiale du champ magnétique induit, et donc l’écrantage du flux magnétique, soit maximal, tout en minimisant la masse des pastilles supraconductrices 7 afin de permettre une augmentation de la vitesse de rotation du rotor et donc de la puissance du moteur électrique.
Pour cela, chaque pastille supraconductrice 7 présente (voir figures 2 et 3):
- une face 8 délimitée par une bordure 9,
- une premier point 10, correspondant à une première intersection entre la bordure 9 et le cercle C,
- un deuxième point 11, distinct du premier point 10 et correspondant à une deuxième intersection entre la bordure 9 et le cercle C, et
- une dimension moyenne correspondant à une longueur d’arc de la portion 12 du cercle C entre le premier point 10 et le deuxième point 11.
Par ailleurs, une surface de la face 8 de chaque pastille supraconductrice 7 est au moins égale à 60% d’une surface cible. Par surface cible, on comprendra ici la surface d’un secteur d’anneau 13 défini par:
- une longueur d’arc moyenne égale à la dimension moyenne de la pastille supraconductrice 7 et
- une ouverture angulaire 14 égale à un angle, dans un plan radial perpendiculaire à l’axe X de rotation de la machine électrique 1 passant par le premier point 10, entre un segment de droite issu de l’axe X de rotation dans le plan radial et passant par le premier point 10 et un segment de droite issu de l’axe X de rotation dans le plan radial et passant par le deuxième point 11.
Par longueur d’arc moyenne, on comprendra ici la moyenne des longueurs d’arc du secteur d’anneau 13, entre son bord (courbe) radial interne 13a et son bord (courbe) radial externe 13b.
De plus, au plus 5% de la surface de la face 8 de chaque pastille supraconductrice 7 est en dehors du secteur d’anneau 13.
Cette optimisation de la forme des pastilles supraconductrices 7 permet une augmentation nette de l’écrantage et donc de la puissance du moteur électrique, sans pénaliser pour autant leur masse. En effet, la surface totale des pastilles supraconductrices 7, et donc leur masse, reste sensiblement égale à celles des pastilles supraconductrices conventionnelles puisqu’au plus 5% de la surface de la face 8 de chaque pastille supraconductrice 7 est en dehors du secteur d’anneau 13.
De préférence, les pastilles supraconductrices 7 d’une machine électrique 1 donnée présentent une géométrie et surface identiques afin de respecter la symétrie de la machine électrique 1.
Dans une première forme de réalisation illustrée sur la figure 2, la face 8 de chaque pastille supraconductrice 7 présente une forme polygonale présentant au moins cinq côtés. Par exemple, la pastille présente une forme hexagonale, de préférence la forme d’un hexagone régulier isométrique.
Dans le cas d’une forme hexagonale régulière isométrique, un premier sommet de l’hexagone est situé au niveau du premier point 10 de la face 8 et un deuxième sommet, opposé au premier sommet, est situé au niveau du deuxième point 11 de la face 8. La longueur de chaque côté de l’hexagone est par ailleurs égale à la moitié de la longueur du segment passant par le premier point 10 et le deuxième point 11.
La surface de la face 8 de la pastille supraconductrice 7 est alors égale à 61,9 % de la surface cible. De plus, la totalité de la surface de la face 8 de la pastille supraconductrice est comprise dans la surface cible. En d’autres termes, 0% de la surface de la face 8 de la pastille supraconductrice 7 est en dehors du secteur d’anneau 13.
L’augmentation du couple et de la puissance massique de la machine est alors de l’ordre de 10%, en comparaison avec une machine électrique 1 identique mais comprenant des pastilles supraconductrices 7 en forme de disque et dont le diamètre est égal à la longueur du segment passant par le premier point 10 et le deuxième point 11Cette forme de réalisation, dans laquelle la totalité de la surface de la pastille supraconductrice 7 est comprise dans la surface cible, est particulièrement avantageuse lorsque le courant parcourant la bobine inductrice 6 est élevé (et donc que le champ magnétique généré par la bobine inductrice 6 est élevé).
Dans une deuxième forme de réalisation illustrée sur la figure 3, la face 8 de chaque pastille supraconductrice 7 présente la géométrie et les dimensions du secteur d’anneau 13 définissant la surface cible. La face 8 de la pastille supraconductrice 7 remplit donc le secteur d’anneau 13 sans en dépasser, de sorte que sa surface est strictement égale à la surface cible.
L’augmentation du couple et de la puissance massique de la machine électrique 1 est alors de l’ordre de 20 %, en comparaison avec une machine électrique 1 identique mais comprenant des pastilles supraconductrices 7 en forme de disque et dont le diamètre est égal à la longueur du segment passant par le premier point 10 et le deuxième point 11.
Les pastilles supraconductrices 7 conformes à l’invention peuvent être obtenues par croissance de germes ou par empilement de rubans.
Dans le cas de pastilles supraconductrices 7 obtenues par croissance de germes, le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes:
- Réalisation d’une pastille supraconductrice conventionnelle, en forme de disque ou de rectangle par croissance de germe.
- Usinage de la pastille conventionnelle ainsi obtenue de sorte à obtenir une pastille supraconductrice 7 dont la surface de la face 8 est au moins égale à 60% d’une surface cible et dont au plus 5% de la surface de la face 8 de chaque pastille supraconductrice 7 est en dehors du secteur d’anneau 13.
Dans le cas où la pastille supraconductrice 7 est obtenue par empilement de rubans, le procédé de fabrication des pastilles supraconductrices 7 comprend les étapes suivantes:
- Prédécoupage des rubans de sorte que chaque ruban présente une surface au moins égale à 60% d’une surface cible avec au plus 5% de la surface du ruban en dehors du secteur d’anneau 13.
- Empilement des rubans ainsi prédécoupés de manière conventionnelle pour obtenir une pastille supraconductrice 7 dont la surface de la face 8 est au moins égale à 80% d’une surface cible et dont au plus 5% de la surface de la face 8 de chaque pastille supraconductrice 7 est en dehors du secteur d’anneau 13.
- Optionnellement, usinage de la pastille supraconductrice 7 ainsi obtenue.
Claims (11)
- Machine électrique (1) supraconductrice comprenantun inducteur (3) comportant des pastilles supraconductrices (7) mobiles par rapport à un axe (X) de déplacement, un induit (2) et un rayon moyen (Rc) prédéterminé définissant un cercle (C) centré sur l’axe (X) de rotation, dans laquelle chaque pastille supraconductrice (7) présente:
- une face (8) délimitée par une bordure (9),
- une premier point (10), correspondant à une première intersection entre la bordure (9) et le cercle,
- un deuxième point (11), distinct du premier point (10) et correspondant à une deuxième intersection entre la bordure (9) et le cercle, et
- une dimension moyenne correspondant à une longueur d’arc du cercle entre le premier point (10) et le deuxième point (11),
la machine électrique (1) étant caractérisée en ce que:
- une surface de la face (8) de chaque pastille supraconductrice (7) est au moins égale à 60% d’une surface cible, ladite surface cible correspondant à la surface d’un secteur d’anneau (13) défini par:
* une longueur d’arc moyenne égale à la dimension moyenne de la pastille supraconductrice (7) et
* une ouverture angulaire (14) égale à un angle, dans un plan radial perpendiculaire à l’axe (X) de rotation de la machine électrique (1) passant par le premier point (10), entre un segment de droite issu de l’axe (X) de rotation dans le plan radial et passant par le premier point (10) et un segment de droite issu de l’axe (X) de rotation dans le plan radial et passant par le deuxième point (11), et
- au plus 5% de la surface de la face (8) de chaque pastille supraconductrice (7) est en dehors du secteur d’anneau (13). - Machine électrique (1) selon la revendication 1, dans laquelle la face (8) de chaque pastille supraconductrice (7) présente une forme polygonale présentant au moins cinq côtés.
- Machine électrique (1) selon la revendication 2, dans laquelle la face (8) de chaque pastille supraconductrice (7) présente une forme hexagonale.
- Machine électrique (1) selon la revendication 1, dans laquelle la face (8) de chaque pastille supraconductrice (7) présente la forme et les dimensions du secteur d’anneau (13) de sorte que la surface de la face (8) est égale à la surface cible.
- Machine électrique (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle l’induit comprend une série de bobines électromagnétiques (5), chaque bobine électromagnétique (5) présentant une forme en secteur d’anneau.
- Machine électrique (1) selon l’une des revendications 1 à 5, ladite machine électrique (1) étant à flux axial ou radial et les pastilles supraconductrices (7) étant mobiles en rotation autour de l’axe (X) de déplacement.
- Machine électrique (1) selon l’une des revendications 1 à 5, ladite machine électrique (1) étant à flux linéaire et les pastilles supraconductrices (7) étant mobiles en translation le long de l’axe (X) de déplacement.
- Pastille supraconductrice (7) pour une machine électrique (1) selon l’une des revendications 1 à 7, ladite pastille supraconductrice (7) présentant:
- une face (8) délimitée par une bordure (9) qui définit un premier point (10), correspondant à une première intersection entre la bordure (9) et le cercle, et un deuxième point (11), distinct du premier point (10) et correspondant à une deuxième intersection entre la bordure (9) et le cercle, et
- une largeur moyenne correspondant à une longueur d’arc d’une portion (12) du cercle entre le premier point (10) et le deuxième point (11),
la pastille supraconductrice (7) étant caractérisée en ce que:
- une surface de la face (8) est au moins égale à 60% d’une surface cible, ladite surface cible correspondant à la surface d’un secteur d’anneau (13) défini par:
* une longueur d’arc moyenne égale à la dimension moyenne de la pastille supraconductrice (7) et
* une ouverture angulaire (14) égale à un angle, dans un plan radial perpendiculaire à l’axe (X) de rotation de la machine électrique (1) passant par le premier point (10), entre un segment de droite issu de l’axe (X) de rotation dans le plan radial et passant par le premier point (10) et un segment de droite issu de l’axe (X) de rotation dans le plan radial et passant par le deuxième point (11), et
- au plus 5% de la surface de la face (8) est en dehors du secteur d’anneau (13). - Pastille supraconductrice (7) selon la revendication 8, dans laquelle la face (8) de la pastille supraconductrice (7) présente l’une des formes suivantes: une forme polygonale présentant au moins cinq côtés, une forme hexagonale.
- Pastille supraconductrice (7) selon la revendication 8, dans laquelle la face (8) de la pastille supraconductrice (7) présente la forme et les dimensions du secteur d’anneau (13) de sorte que la surface de la face (8) est égale à la surface cible.
- Aéronef comprenant une machine électrique (1) supraconductrice selon l’une des revendications 1 à 7.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR1914343A FR3104803A1 (fr) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Machine électrique comprenant des pastilles supraconductrices de forme optimisée |
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|---|---|---|---|
| FR1914343A FR3104803A1 (fr) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Machine électrique comprenant des pastilles supraconductrices de forme optimisée |
| FR1914343 | 2019-12-13 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3104803A1 true FR3104803A1 (fr) | 2021-06-18 |
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|---|---|---|---|
| FR1914343A Pending FR3104803A1 (fr) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | Machine électrique comprenant des pastilles supraconductrices de forme optimisée |
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| Country | Link |
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| FR (1) | FR3104803A1 (fr) |
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