ACTIONNEURS ROTATIFS MAGNETOSTRICTIFS A ACCUMULATION DE PAS
Résumé
The subject of this thesis relates to the study and the feasibility of novel rotary actuators based on magnetostrictive active material which exibit strong coupling between their magnetic and mechanical properties. The aim of this work is to prpose innovating solutions to replace traditional electric actuators, or hydraulic actuators in specific applications such as acronautics. The main physical phenomena are broadly presented, along with the most remarkable magnetostrictive effets. In a review of the state of art in the field of actuators, magnetostrictive materials are compared with other active compounds such as piezoelectrics. The evolution trends show that the advantageous characteristics of "intelligent" adaptive materials such as magnetostrictive compounds offer very interesting economical advantages. Thereafter, two principles of magnetostrictive rotary actuators with steps accumulation are studied. One uses a spiral type active element, the second uses a straight rod active element. For this study a hysteretic model of magnetostriction was put together in order to explain the fundaments of the actuation process, and to evaluate the performance of the developped actuators compared to the expected results.
Le sujet de cette thèse porte sur l'étude et la faisabilité de nouveaux actionneurs rotatifs à base de matériau actif magnétostrictifs (couplage fort entre les propriétés magnétiques et mécaniques de certains matériaux) afin de proposer des solutions innovantes pour remplacer, soit des actionneurs électriques classiques, soit des actionneurs hydrauliques dans les applications spécifiques comme l'aéronautique. Nous présenterons, de manière générale, les principaux phénomènes physiques mis en jeux, ainsi que les effets magnétostrictifs les plus remarquables. Nous comparerons ensuite ces matériaux à d'autres principes actifs, comme les piezo-électriques, à travers un état de l'art des actionneurs. Nous y aborderons les avantages économiques et les tendances d'évolutions qui font de ces matériaux adaptatifs, voire "intelligents" des objectifs économiques très importants, en mettant l'accent sur les composés magnétostrictifs dont les caractéristiques avantageuses nous intéressent particulièrement. Par la site, nous étudierons deux principes de réalisations d'actionneurs rotatifs magnétostrictifs à accumulation de pas, l'un de type spirale, l'autre de type barreau, en présentant un modèle hystérétique visant à expliquer le fondement des processus entrant en jeux, et en évaluant leurs performances par rapport à notre cahier des charges.