Groupe de recherches en électrodynamique

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1 Groupe de recherches en électrodynamique Site ENSEEIHT 2 rue Camichel, Toulouse cedex 07, France B. Nogarede : - Tel fax Mail bertrand.nogarede@leei.enseeiht.fr

2 Thématiques du groupe Actions sur les solides Activation des fluides Conversion électromécanique de l énergie Modélisation électromagnétique Méthodologies de conception

3 Actions sur les solides Machines électromagnétiques à haute vitesse Actionneurs à fort couple massique Recherche et mise en œuvre de nouveaux concepts de convertisseurs à base de : Matériaux magnétiques composites (plasto-aimants, SMC) Nouvelles fonctionnalités électromécaniques ( multi degrés de liberté, contrôle du frottement) Matériaux électroactifs (céramiques PZT massives ou multicouches)

4 High speed generator for aircraft applications - Technical goals : S = 150 KVA, N= tr.min-1 Machine design (Optimal design approach) Finite elements electromagnetic, thermal and mechanical validation (OPERA 3D, ANSYS software) Specific electronic inverter design EXAMPLE Soft Magnetic Composite structure combined with an induced magnetisation principle (the GHAP concept) Study of the rotor mechanical strengh Prototypes of a 3 kw high speed generator Comparison of laminated and soft composite magnetic circuits

5 Activation des fluides Contrôle de forme électroactif de voilures aéronautiques Recherche et mise en œuvre de nouveaux concepts de convertisseurs à base de : Structure déformée en régime quasi-statique à l aide d alliages à mémoire de forme Contrôle électroactif des écoulements en vue de la réduction de traînée aérodynamique Système d actionneurs piézoélectriques distribué en vue du contrôle actif du décollement et des stries de la couche limite Fonction cardiovasculaire électrique - assistance circulatoire Fluides magnéto-rhéologiques

6 New concept of distributed piezo actuator system for air flow control New technologies of electroactives materials Optimisation of aircraft performance EXAMPLE The PALM concept : a multi element piezo actuator for surface activation Electroactivation of the wing structure Global electroactive shape control Turbulence control by action on the coherent stuctures of the boundary layer Wind tunnel experimentation of the complete system (IMFT)

7 Modélisation du couplage électromagnétique Recherche et mise en œuvre de méthodes adaptées : Modélisation des effets dynamiques du champ électromagnétique Méthodes numériques (codes généraux 2D/3D et codes dédiés au couplage champ/circuit...) Modélisation du couplage électroélastique dans les matériaux électroactifs Modélisation des phénomènes tribologiques Calcul analytique du champ (2D) dans des structures à aimantation permanente ou induite Etude du couplage électromécanique dans les milieux continus (formulation variationnelle, prise en compte des interfaces de contact)

8 Analysis of coupled phenomena in electromechanical devices Vibrations of magnetic origine in electrical machines EXAMPLE Coupling of electromagnetic field with electrical circuits

9 Méthodologies de conception Recherche et mise en œuvre de formulations et de modèles adaptés : Résolution par traitement numérique du problème discrétisé Résolution par formulations analytiques Couplage optimisation - éléments finis Elaboration d algorithmes d optimisation globale spécifiques (techniques de Branch & Bound par intervalle) Approche de type problème inverse

10 Optimal design of electromagnetic structures An "Inverse Problem" type approach Deterministic Global Optimization methods (new "Interval Arithmetic Branch&Bound" techniques) EXAMPLE Analytical modelling

11 Un groupe de recherche multidisciplinaire Electromagnetisme Y. LEFEVRE (C) Mathématiques/Optimisation F. MESSINE (IRIT/LEEI) (C) : CNRS : MENRT Conception technologique D. HARRIBEY (C) Usinage R. LARROCHE (C) Structures et conversion de puissance C. HENAUX Modélisation des phénomènes couplés Action sur les solides : Machines à effet magnétique Electrodynamique B. NOGAREDE Problèmes inverses Action sur les solides : matériaux électroactifs Activation des fluides: Ecoulements electroactif Matériaux polymères diélectriques E. DUHAYON Mécanique & science des matériaux J-F. ROUCHON Modélisation multiphysique F. PIGACHE

12 L équipe de recherche Nouveaux concepts d actionneurs magnétiques Dominique HARRIBEY (C) M. COUDERC Conversion de puissance doct (C) : CNRS : Enseignement supérieur C. VIGUIER Dr. Carole HENAUX J. SAINT-ARAILLE Y. RAZOUK Dr. Eric DUHAYON D. MAMI Pr. Bertrand NOGAREDE (resp. groupe) N.MARTINEZ J. FONTCHASTANIE Dr. Yvan LEFEVRE (C) Activation électroactive des fluides Modélisation des phénomènes couplés Dr. Frederic MESSINE Méthodologies de conception Dr. François PIGACHE C. CENAC- MORTHE A. DELEHELLE Piezo-actionneurs Dr. Jean François ROUCHON

13 Collaborations Nouveaux concepts d actionneurs magnétiques Equipements industriels TFE, Technofan GLOBAL SUBMARINE ELF-EP, ALSTHOM, LIEBHERR Matériaux composites magnétiques ARELEC, HÖGANÄS, Trinity College DUBLIN, réseau MAG-NET Conversion de puissance Equipements pour applications aéronautiques et spatiales AIRBUS, ONERA AUXILEC, PRECILEC MUIRAID VACTRIC, IN-INTERTECHNIQUE, EUROCOPTER, SAGEM Nouveaux systèmes d actionnement pour l aéronautique Supersonic research network AIRBUS, ONERA, IMFT, DGA Ingénierie - Bio-médicale GDR CNRS Action spécifique du MENRT, CHU Pitié-Salpétrière Modélisation des phénomènes couplés Phénomènes couplés Grucad de l UFSC Brésil, Alstom, Groupement De Recherche (GDR CNRS SDSE ) Problèmes inverse Applied mathematics laboratories (IRIT de L N7/INP, GERAD de Montréal ) Méthodologies de conception Matériaux électroactifs Applied mechanics, Tribology, Materials laboratories, Action spécifique du MENRT QUARZ&SILICE (St GOBAIN) - Piezo-actionneurs Activation électroactive des fluides

14 Vers un redéploiement scientifique : les motivations du groupe S ouvrir à de nouveaux champs d investigations scientifiques et technologiques. A court terme A long terme Favoriser de nouvelles synergies dans les domaines : - de la caractérisation des matériaux électroactifs, - de la modélisation électromagnétique, - des problèmes inverses associés... Relever de nouveaux défis pluridisciplinaires tels que : - Le contrôle électroactif des écoulements, ( contrôle électrodynamique des fluides ) - l activation à distance de fonctions électromécaniques (Transmission électromagnétique de l énergie ). Renforcer la lisibilité des recherches menées en électrodynamique sur le site Toulousain en cohérence avec les pôles de compétitivité aéronautique et médical.