Dynamics of rotational electromechanical systems subjected to the action of magnets: theory and experiment

Abstract

Cette thèse traite de la dynamique des systèmes électromécaniques rotatifs soumis à l’action des puits de potentiel générés par des aimants permanents. Deux modèles sont considérés. Le premier dans lequel le bras avec un aimant à l’extrémité libre, est sujet à un potentiel créé par deux aimants permanents, et le second où le bras (avec un aimant à l’extrémité libre) est sujet à un champ magnétique généré par plusieurs aimants disposés périodiquement le long d’un cercle. Dans chaque cas, la partie électrique est alimentée par deux formes de signaux d’entrée (sources de tension continue et alternative). Après une représentation schématique et une description détaillée de chaque prototype, les modèles mathématiques sont établis et des méthodes théoriques et expérimentales appropriées sont utilisées pour étudier leurs comportements dynamiques. Les principaux résultats suivants ont été obtenus : • Les formes du potentiel magnétique obtenues changent en fonction des paramètres du système tels que la longueur du bras, les positions et le nombre d’aimants. • Lacondition pour une rotation complète du bras mécanique en fonction des paramètres des systèmes est déterminée. Sous l’excitation de la tension continue, le bras oscille puis se stabilise à une position d’équilibre pour une tension continue inférieure à la valeur critique. Lorsque la tension continue est supérieure à la valeur critique, le bras effectue des mouvements de grande amplitude (rotation complète). Soumis à une tension alternative d’amplitude inférieure à la valeur critique, le bras mécanique présente des oscillations sinusoïdales autour de la position d’équilibre avec une am plitude inférieure à 360◦. Des oscillations angulaires d’une amplitude supérieure à 2π sont observées lorsque l’amplitude de la tension est supérieure à la valeur critique. Ce sont des rotations oscillatoires. • Les dynamiques chaotiques et périodiques sont détectées numériquement et confir mées expérimentalement.