Thèse soutenue

Étude d’une machine supraconductrice à flux axial pour une application aéronautique

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Auteur / Autrice : Alexandre Colle
Direction : Jean LévêqueThierry Lubin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 09/01/2020
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche en énergie électrique de Nancy (Vandœuvre-lès-Nancy)
Jury : Président / Présidente : Jacques Guillaume Noudem
Examinateurs / Examinatrices : Jean Lévêque, Thierry Lubin, Guy Friedrich, Georges Barakat, Loïc Quéval, Sabrina Ayat
Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Guillaume Noudem, Guy Friedrich

Résumé

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Le monde s’électrifie et plus particulièrement le monde du transport. En cause le réchauffement climatique et la pollution atmosphérique, qui promeut l’énergie électrique comme solution de la transition énergétique. L’électricité est de plus en plus un facteur de décarbonation avec les énergies renouvelables. De plus, l’utilisation de cette énergie est efficace. Le rendement des moteurs électriques peut être supérieur à 90 % contre 30 % pour les moteurs thermiques. Si la possibilité de transporter un grand nombre de passager au sol avec l’énergie électrique est une réalité, il en est autrement dans les airs. Mais le changement est en marche grâce à des projets comme le Solar Impulse, le célèbre avion solaire ayant fait le tour du monde en plusieurs étapes. Ces projets montrent que la technologie est quasiment prête. Le souci d’amélioration pour l’industrie de l’aéronautique concerne la masse des équipements. Pour un avion tout électrique le stockage de l’électricité et les convertisseurs électromécaniques doivent être plus performants que les technologies actuelles. Le stockage électrique est un des enjeux clés de la transition énergétique. Les solutions sont diverses et peuvent être mécanique (volant d’inertie), électrochimique (pile à combustible, batteries), électromagnétique (bobines supraconductrices, supercapacités) ou encore thermique (chaleur latente). La production ou la motorisation électrique est le second aspect de la transition. Les moteurs électriques à aimants permanents possèdent à l’heure actuelle le meilleur ratio puissance/poids, appelé aussi puissance massique. Mais cela est encore insuffisant, c’est la raison pour laquelle des technologies de ruptures sont étudiées comme l’utilisation de matériaux supraconducteurs. L’objectif de cette thèse consiste à étudier les matériaux supraconducteurs qui ont la particularité de n’avoir aucune perte quand un courant électrique les traverse. On y voit donc rapidement un avantage concernant leur intégration dans les machines électriques. Ils permettent d’augmenter le champ magnétique dans l’entrefer d’une machine électrique et d’en réduire le volume et la masse. Il s’agit d’une thématique de recherche importante du laboratoire GREEN de l’Université de Lorraine à Nancy avec lequel cette thèse s’est déroulée.