Etude de la lévitation magnétique des trains à l'évitation magnétique.

Abstract

Ce travail est fait afin d’exposer l’importance du train à lévitation magnétique, qui implique un savoir-faire important. En effet Il faut prendre en compte la surveillance du train tout le long du trajet. Les technologies utilisées nécessitent des réglages extrêmement précis à réaliser en temps réel pour garantir un minimum de sécurité. La vitesse du train, son freinage, et son guidage sur la voie sont les éléments clés à contrôler. De plus ce train a une consommation en énergie beaucoup plus faible, l’entretien des installations est moindre comparé aux locomotives actuelles, du fait du non frottement, le seul bruit est celui de l’air sur la carrosserie, il est très rapide et la pollution générée sur l’environnement est quasi nulle. Il reste que la construction de ces trains nécessite une infrastructure importante incompatible avec les réseaux ferrés classique. Cette technologie est donc très couteuse Nous avons mis en exergue les particularités du diamagnétisme et avons montré les avantages liés à la susceptibilité négative qui caractérise les matériaux diamagnétiques. Nous avons vu qu’à l’inverse des matériaux habituellement utilisés en génie électrique, l’énergie diamagnétique est minimale dans les champs faible. Enfin, le diamagnétisme étant un phénomène induit en opposition, nous avons vu qu’il permet à la lévitation d’être à la fois stable et passive à température ambiante et qu’il s’agit là de l’unique phénomène physique le permettant. Nous avons pu voir toutes les formes de lévitation magnétiques qui existent. Ceci nous a permis de faire la différence entre aimants permanents et électroaimants mais également de comprendre comment fonctionnent les supraconducteurs. Cela nous a permis de nous renseigner sur les différents projets, à la pointe de la technologie en matière de lévitation magnétique, qui existent. Les phénomènes électromagnétiques que l'on étudie au sein des dispositifs de lévitation sont régis par les équations de Maxwell et les équations caractéristiques des matériaux. Des simplifications du point de vue spatiale et fréquentielles sont adoptées pour réduire le modèle générale de Maxwell à une seule équation magnétodynamique dont la variable d’état est le potentiel vecteur magnétique et scalaire. Pour la résolution de ces équations, nous avons présenté les différentes méthodes de résolutions des équations aux dérivées partielles ainsi que des divers moyens de calcul de la force électromagnétique. La modélisation a été faite grâce au programme éléments finis réalisé sous Matlab. Ce programme nous permet de déterminer le potentiel vecteur magnétique en tout du domaine étudié et aussi de calculer les grandeurs dérivées H et B. Les paliers magnétiques sont des dispositifs qui fonctionnent avec le phénomène de la lévitation magnétique, qui est basé sur le principe de l'interaction magnétique entre deux parties magnétiques dont l'une est fixe et l'autre est mobile. Ils peuvent être utilisés dans les domaines de grandes vitesses, de hautes et de basses températures. Les forces magnétiques exercées sur la partie fixe d'un palier magnétique, constituent des grandeurs importantes pour l'étude de son fonctionnement. Nous avons présenté dans ce mémoire, le calcul des forces par la méthode du tenseur de Maxwell réalisé sous Matlab cela nous a permis de déduire la distributions de ces forces, ainsi que la force globale agissant sur un palier magnétique, en fonction des paramètres du dispositif. La qualité des résultats que nous avons obtenus est validée par ceux publiés dans la litt