GdR SEEDS 2994 du CNRS
Systèmes d’Énergie Électrique dans leurs Dimensions Sociétales

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Groupe de Travail Machines Haute Température

par Jean-Pascal Cambronne, Nourredine Takorabet, Stéphane Duchesne - Mis à jour le

Groupe de Travail Machines Haute Température

Animateurs :
Stephane DUCHESNE, LSEE, stephane.duchesne@univ-artois.fr
Noureddine TAKORABET, GREEN, noureddine.takorabet@univ-lorraine.fr

Interlocuteur comité de pilotage : Jean-Pascal Cambronne

Contours scientifiques :

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L’objectif des travaux de ce groupe est d’amener une expertise sur les problématiques des températures élevées. Pour cela les travaux pourront suivre deux chemins contigus :

  • le premier considèrera des machines évoluant dans un environnement à Haute Températures et cherchera les meilleurs solutions techniques pour un fonctionnement fiable et durable des actionneurs dans ce type d’environnements sévères (exemples : ventilation, open-rotor, …) ;
  • le second, essayera de tirer parti de la montée en température de l’actionneur pour optimiser ses performances, telles que ses puissances massiques et volumiques (exemples : actionneurs embarqués).

La problématique de la montée en température peut s’envisager en analysant, au sein d’un actionneur, les verrous technologiques qui limitent la température de travail. On peut en identifier deux principaux : le premier situé aux alentours de 250°C qui est lié au Système d’Isolation Electrique de la machine et le second situé au delà, jusque 500°C qui est lié au point de Curie des tôles magnétiques. L’utilisation des aimants permanents dans certaines topologies de machines électriques réduits apporte une autre contrainte quant à la température de fonctionnement. Au delà des températures de travail usuelles et jusque 250°C, il est possible d’utiliser des familles standards d’isolants organiques. Entre 250°C et 500°C, il faut avoir recours à des technologies plus originales qui font appel à des matériaux non-organiques. On peut alors séparer ces deux gammes en HT° (jusque 250°C) et THT° (entre 250°C et 500°C). Le travail dans chacune des ces deux zones sera légèrement différent, puisque dans la première il s’agira principalement de trouver les solutions permettant de tirer le meilleur parti des isolants usuels et que dans la seconde, il faudra mettre en œuvre des solutions nouvelles et repenser le design des actionneurs beaucoup plus en profondeur.

Ce Groupe de Travail est fortement dépendant des matériaux disponibles ; il se donne comme objectif d’étudier les possibilités d’utiliser des matériaux non conventionnels pour la construction des machines électriques et caractériser leurs comportement, leurs limites et leurs performances. Il s’agira de recenser les problèmes liés à :

  • L’isolation électriques et l’utilisation des matériaux inorganiques
  • La dilatation thermique différentielle des matériaux
  • Le comportement thermique à ces niveaux de température (part du rayonnement dans les transferts thermiques)
  • Contraintes géométriques de dimensionnement

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