Compte - rendu du travail effectué à l'Atelier Scientifique et Technique durant l'année scolaire 2000 / 2001

2) La démarche adoptée

Pour réaliser l'alternateur linéaire, nous avons choisi avec les élèves le schéma directeur suivant :

a- Découverte d' un alternateur linéaire déjà réalisé appelé " Marguerite - 2 " et étude en particulier de ses points faibles : fuites magnétiques, champ magnétique dans l'entrefer peu intense, bobine insuffisante quant au nombre de spires......
b- Recherches bibliographiques et réflexion sur la conception du nouvel alternateur linéaire.
c- Réalisation des plans de ce nouvel alternateur linéaire à l'aide d'un logiciel de dessin assisté par ordinateur. ( voir annexe 3 ).
d- Usinage des diverses pièces constituant le circuit magnétique et réalisation du bobinage de l'induit mobile.
e- Mise au point d'un banc d'essais permettant un déplacement en translation alternative de l'induit à une fréquence pouvant théoriquement atteindre 50 Hz. ( Nos derniers essais nous ont permis de monter seulement à un peu plus de 17 Hz ).
f- Essais et mesures sur l'alternateur linéaire ainsi réalisé et comparaison entre les valeurs théoriques attendues et les valeurs expérimentales obtenues.

3) Quelques difficultés prévisibles

Il faut, pour bien comprendre la complexité de notre problème, ne pas oublier les points suivants :

* Nous ne disposons pas, dans l'état actuel de notre recherche, de beaucoup de renseignements sur l'alternateur linéaire. En particulier, aucun article ne traite ce sujet à notre connaissance dans les bulletins de l'Union des Physiciens et les recherches sur Internet sont globalement infructueuses. Nous disposons essentiellement d'un livre sur ce sujet : [4*], [6*]. 
Nous avions trois solutions possibles au départ pour réaliser la partie mobile de l'alternateur linéaire afin d'obtenir la variation de flux magnétique :

- déplacement de " l'aimant " inducteur.
- déplacement d'un cylindre d'acier ( variation de µr ).
- déplacement de l'induit constitué par une bobine.

La première solution, à savoir le déplacement de l'aimant inducteur, semble la plus prometteuse, mais nous n'avons pas su résoudre le problème du guidage de l'aimant en translation avec un entrefer de quelques millimètres.
Nous avons donc retenu la troisième solution avec toutes les difficultés qu'elle comporte : le maintien des spires en cours du déplacement de la bobine, la torsion des fils reliant la bobine à sa charge , les frottements fluides et les contraintes qui vont résulter à cette fréquence sur le système d'entraînement.

Les différents noyaux d'acier permettant de faire varier l'épaisseur de l'entrefer alignés par diamètres décroissants de gauche à droite

* L'usinage des diverses pièces en acier est très laborieux. ( Au départ, on avait en particulier un cylindre de 17 kg d'acier doux ) et ne donne guère droit à l'erreur .Il en est de même de la réalisation d'une bobine.

* Nous avons pensé souhaitable d'étudier l'influence de l'épaisseur e de l'entrefer du circuit magnétique sur le flux magnétique de fuite afin d'essayer de trouver le meilleur compromis entre cette dimension e et celle du diamètre d du fil constituant la bobine.

* Les aimants utilisés en néodyme - fer - bore sont cylindriques et leur coût est relativement élevé. Il aurait été préférable d'utiliser un (ou deux) aimant(s) annulaire(s), mais ces aimants n'existent pas, à notre connaissance, sur le marché et notre budget ne nous permet pas d'en faire réaliser. ( Il faudrait commander un ensemble de mille aimants si nous voulions une fabrication aux dimensions souhaitées ). D'où cette répartition des aimants cylindriques sur une couronne, avec toutes les difficultés de réalisation ( fragilité et répulsion ou attraction intenses ) et les pertes de flux magnétique supplémentaires. 

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