Design of global coil multi-airgap actuator : application to a multi-rods linear actuator

The aim of this thesis is the study and the conception of splited structures of global coil synchronous machines for the maximisation of specific torque or thrust. This concept of machine, called multi-airgap, is more precisely applied to the elaboration of a new linear multi-rods actuator. It is clearly connected to the context of direct drive solutions. First, a classification of different electromagnetic actuator families gives the particular place of multi-airgaps actuators. Then, a study, based on geometrical parameters optimisations, underlines the interest of that kind of topology for reaching very high specific forces and mechanical dynamics. A similitude law, governing those actuators, is then extracted. A study of mechanical behaviour, taking into account mechanic (tolerance) and normal forces (guidance), is carried out. Hence, methods for filtering the ripple force, and decreasing the parasitic forces without affecting the usefull force are presented. This approach drives to the multi-rods structures. A prototype is then tested and validates the feasibility of that kind of devices, and the accuracy of the magnetic models. This motor, having only eight rods for an active volume of one litre, reaches an electromagnetic force of 1000 N in static conditions. A method for estimate optimal performances of multi-rods actuators under several mechanical stresses is presented.polyentrefers (ou fractionnées) synchrones à bobinage global permettant la maximisation du couple ou de l'effort volumique. Le concept de machine polyentrefer est plus précisément appliqué à l'élaboration d'actionneurs linéaires multi-tiges, nouvelle architecture bien adaptée aux entraînements directs. Tout d'abord, une classification des différents actionneurs électromagnétiques permet de situer la place particulière occupée par les actionneurs polyentrefers, notamment ceux à bobinages globaux. Ensuite, une étude, basée sur des optimisations des paramètres géométriques, permet de mettre en évidence l'intérêt de ce type de topologie pour l'obtention de forces spécifiques et de dynamiques mécaniques très élevées. Une analyse aux lois de similitude, régissant les performances de ces actionneurs, est ensuite menée pour dégager leurs caractéristiques fondamentales. Puis, une étude des comportements mécaniques, prenant en compte, entre autres, les tolérances mécaniques (montage) et les efforts normaux (guidage), est ensuite effectuée. Ainsi, la possibilité de filtrer les ondulations d'efforts et de diminuer les forces parasites (composante normale) sans affecter l'effort utile est montrée. Cette approche aboutit à la structure multi-tiges. Enfin, un prototype est testé et permet de valider la faisabilité de cette technologie, ainsi que la justesse des modèles utilisés. Ce moteur, ne comportant que huit tiges pour un volume actif d'un litre, atteint un effort électromagnétique de 1000N en fonctionnement statique. Des abaques permettent d'estimer simplement les performances optimales d'actionneurs multi-tiges sous diverses contraintes mécaniques