Optimisation du dimensionnement d'une génératrice à induction linéaire tubulaire appliquée dans un système de micro-cogénération à moteur Stirling

Cet article présente l'optimisation du dimensionnement d'une génératrice à induction linéaire tubulaire intégrée dans un système de micro-cogénération motorisé par un moteur Stirling à piston libre " double effet ". Un des objectifs principaux est naturellement de maximiser la puissance électrique utile. Tout d'abord, un modèle analytique électromagnétique considérant la structure axisymétrique de la génératrice a été établi. Les vecteurs de Poynting radiaux y sont calculés permettant d'obtenir la force axiale en fonction du glissement. Les effets d'encoches et d'extrémités sont pris en compte par le développement en série de Fourier du courant inducteur. Les résultats théoriques s'avèrent cohérents avec les mesures expérimentales. Le modèle électromagnétique validé a permis de calculer les paramètres du schéma monophasé équivalent. Ensuite, dans le contexte du micro-cogénérateur, la génératrice est entraînée mécaniquement par le moteur Stirling avec un mouvement oscillatoire rapide. Une commande vectorielle de la force résistante a été adoptée pour assurer le fonctionnement en mode génératrice électrique et aussi la stabilité du moteur Stirling à piston libre. Un modèle découplé appelé le 'modèle énergie' a été construit pour permettre le calcul rapide du rendement électrique global du système. Finalement, le processus d'optimisation mettant en oeuvre le modèle analytique électromagnétique, le 'modèle énergie' et l'algorithme génétique NSGA-II, a permis de valider l'intérêt de la génératrice à induction linéaire tubulaire dans cette application.