Academic literature on the topic 'Générateur électromagnétique'

Ce travail porte sur la conception, le dimensionnement et l’optimisation d’un moteur-générateur pour coupleur électromagnétique destiné à une application automobile. Une étude bibliographique portant sur les coupleurs électromagnétiques, utilisés essentiellement dans les systèmes de traction, ainsi que des moteurs générateurs pouvant répondre au cahier des charges propre à l’application est présentée. Pour l’application visée par la société "Defontaine", nous avons proposé puis étudié deux solutions fonctionnant sur la base de deux principes différents. Le premier système adopte le principe de transmission de couple par friction et comporte un moteur-générateur de type synchrone à excitation homopolaire. La deuxième solution est basée sur un système de crabotage, le moteur-générateur dans ce cas est de type synchrone à aimants permanents. Les deux topologies, radiale et axiale du moteur-générateur sont étudiées. En vue du dimensionnement et de l’optimisation des trois machines retenues, des modèles électromagnétique et thermique sont présentés. Ces modèles analytiques sont ensuite couplés à un algorithme d’optimisation stochastique par essaimage particulaire. Pour le cas particulier de la machine radiale à aimants permanents, nous avons proposé une méthode d’optimisation originale basée sur le calcul analytique des grandeurs optimales recherchées. Cette méthode est exploitée ensuite pour l’étude du cas des machines rapides. Un banc d’essais a été conçu spécialement pour valider les modèles développés et les deux principes des coupleurs électromagnétiques proposés<br>This work focuses on the Modelling and the design optimization of an electrical motor-generator integrated in an electromagnetic coupler for automotive applications. A study of electric motor-generators and electromagnetic couplers used mainly in traction systems proposed in literature is presented. For the application witch is the aim of "Defontaine" company we proposed and studied two systems operating on the basis of two different principles. The first system adopts the principle of transmitting torque by friction and uses an axial flux homopolar motor-generator. The second is based on a system of dog clutch ; the motor-generator in this case is a permanents magnets synchronous machine. Both of the two topologies, axial and radial machines are studied. With the aim of design and optimization of the three machines, electromagnetic and thermal models are presented. These models are then coupled with a stochastic particle swarm optimization algorithm. For the particular case of the radial permanent magnet machine, we have developed an original method of optimization based on the direct calculation of the optimal parameters. This method is then used to study the case of the high speed machines. A test bench has been especially designed to validate the developed models and the two principles of electromagnetic couplers

Cette thèse porte sur le développement d’un cogénérateur résidentiel constitué d’un générateur linéaire asynchrone entraîné par deux moteurs Stirling fonctionnant en mode ‘piston libre double effet’. Les critères caractérisant un tel cogénérateur sont décrits ainsi que ses différents modes d’utilisation dans le domaine résidentiel. Les différentes technologies sont passées en revue.Les équations de la mécanique sur lesquelles se fondent le contrôle du couplage thermoélectrique du cogénérateur et sa stabilité y sont définies. Le générateur électrique est modélisé en vue de calculer les grandeurs électriques des équations à bobines couplées et les grandeurs du schéma électrique équivalent, ce schéma permet d’inverser le modèle.Les résultats des modèles analytiques sont validés par des mesures faites sur des maquettes spécialement conçues. Une étude paramétrique de la structure du générateur a permis d’optimiser ses performances. Les équations de la mécanique et le modèle électrique sont utilisés pour poser les bases d’une optimisation ‘système’ du cogénérateur<br>This thesis focuses on the development of a residential cogenerator which consists of a linear induction generator driven by two Stirling engines, free-piston double-acting operating mode. The criteria characterizing such cogenerator are described and its various modes of use in the residential sector. The various technologies are reviewed.The equations of mechanics that underlie the control of the coupling of thermoelectric cogeneration and stability are defined.The electric generator is modeled to calculate the electrical coil coupled equations and the magnitudes of the equivalent circuit, this scheme allows us to reverse the pattern. The results of analytical models are validated by measurements on specially designed models. A parametric study of the structure of the generator has optimized its performances. The equations of mechanical and electrical model are used to lay the groundwork for optimization of all the cogenerator, considered as a system

La récupération d'énergie vise à réaliser des dispositifs électromécaniques de taille centimétrique permettant d'alimenter des systèmes électroniques en puisant de manière opportuniste l'énergie du milieu environnant. Parmi les différentes sources disponibles (solaire,thermique etc.) les vibrations ambiantes sont susceptibles de fournir assez de puissance pour alimenter des microsystèmes autonomes tels que des noeuds de réseaux de capteurs communicants. L'enjeu consiste à concevoir des microgénérateurs effectuant la conversion de cette énergie mécanique ambiante en énergie électrique exploitable de manière optimale.Ces travaux de thèse proposent dans un premier temps un critère d'étude et de comparaison des performances des générateurs de types piézoélectriques ou électromagnétiques, à partir d'un modèle normalisé unifié. Dans un second temps, un circuit non linéaire d'extraction de l'énergie est étudié pour les générateurs électromagnétiques, et ses performances sont discutées en comparaison avec un circuit classique d'extraction de l'énergie. A partir de ces résultats, une nouvelle structure de générateur électromagnétique est conçue, optimisée puis validée expérimentalement.

Les procédés de traitement de surface sont utilisés à l'échelle industrielle pour améliorer les performances de pièces mécaniques en introduisant des contraintes résiduelles de compression. Cette mise en compression de surface permet de limiter l'amorçage et la propagation de fissures dans le matériau. Ceci permet d'augmenter de façon significative la durée de vie en fatigue des pièces mécaniques ainsi traitées. L'utilisation de ces procédés dans l'industrie a démontré leur efficacité, mais aussi leurs limitations et inconvénients. Les défauts récurrents consistent en une profondeur traitée faible, une dégradation de l'état de surface (rugosité), des difficultés de contrôle, une contamination du matériau traité, etc. Ces défauts ont conduit à l'élaboration de nouveaux procédés innovants qui permettent de meilleures performances en évitant certains des inconvénients succinctement évoqués. Parmi ces procédés innovants, le traitement de surface par impulsion électromagnétique semble particulièrement intéressant. Ce procédé met en œuvre un puissant champ magnétique transitoire pour engendrer des forces de Laplace dans une pièce métallique et induire des contraintes résiduelles. Il n'existe que peu d'informations dans la littérature et il n'existe aucun dispositif expérimental de ce procédé. Cette thèse est dédiée à la conception et la réalisation d'un prototype de mise en compression électromagnétique. Le premier chapitre de cette thèse est un état de l'art des technologies de mise en compression et du procédé de mise en compression par impulsion électromagnétique. Ainsi, les besoins de ce procédé sont identifiés et les technologies pouvant répondre à ces besoins sont explorées. Le deuxième chapitre, après une sélection de la structure globale du dispositif, va consister aux dimensionnements des éléments du prototype EMP. Cette étude commencera avec une étude sur l'inducteur qui va être utilisé avant de continuer sur le dimensionnement du stockage d'énergie et de l'interrupteur de décharge. Afin de valider le dimensionnement des composants précédents, une simulation électromagnétique 3D du système est réalisée. L'assemblage du prototype est présenté dans le troisième chapitre ainsi qu'une première campagne d'essai sur un alliage d'aluminium. Deux types d'éprouvettes sont testées : une éprouvette fine pour vérifier visuellement la mise en compression (essai Almen) et une éprouvette massive afin d'évaluer la profondeur traitée. Une modélisation multiphysique 3D du procédé est réalisée afin de corréler ces résultats avec l'expérience. Dans un dernier chapitre, une étude exploratoire est menée sur un matériau ferromagnétique, le mumétal, pour visualiser l'influence des contraintes résiduelles sur les propriétés magnétiques de ce dernier<br>Penning processes are widely used in industries to apply compressive residual stresses into the most solicited part of mechanical pieces. In that way, the compressive residual stresses limit the priming and the propagation of micro-cracks in the material. This increases significantly the lifespan of the treated mechanical piece under fatigue stresses. These existing peening processes have proved their efficiency and also their limitations and weaknesses. The main recurrent defaults are a shallow depth of treatment, a degradation of the surface condition, a random control of the treatment, a material contamination, etc. These problems have led towards the development of news innovative peening processes which allow better performance avoiding some previous defaults briefly evoked. Among these news processes, the electromagnetic peening process seems especially interesting. This process uses high energy electromagnetic fields to induce Lorentz forces into a metallic piece and thus residual stresses. Actually, there is not much information about this process in the literature and no prototype was ever built. The work of this thesis is dedicated to development and realization of an electromagnetic peening prototype. The first chapter of this thesis adresses the state of the art of major peening processes actually in industrial use. Next, the electromagnetic peening process, or EMP process, is described and the electrical needs are exposed. A second state of the art is made about the technological solutions to respond to the EMP needs. The second chapter is about the conception of the EMP prototype with the electrical structure adopted in the previous chapter. The first step is about the inductor sizing to generate an electromagnetic field sufficient enough for a peening application. Next, the storage system is designed depending on the inductor parameters and finally the closing switch is created considering the electrical parameters used for the EMP process. To validate the previous results, a 3D electromagnetic simulation is done. The prototype assembly is presented in the third chapter and also the first experimental test on the EMP prototype. To begin with, an aluminium alloy with low yield strength is selected to be treated. Two different samples forms are used, a thin one, to realize a similar test to the Almen test and thick one to check the EMP depth of treatment. A 3D multiphysics simulation of these experiments is made and these numeric results are next correlated to the experimental ones. In the fourth chapter, an exploratory study is realized on the effects of the residual stresses on magnetic properties of ferromagnetic material, the mumetal

De nos jours, la sécurité des systèmes embarqués prend une place de plus en plus importante. Notamment du fait de l'augmentation de la part du marché prise par l'IoT et le marché automobile.Afin de justifier un certain niveau de sécurité ces systèmes embarqués doivent subir des audits de sécurité afin soit d'obtenir une certification, qui peut s'avérer nécessaire pour adresser certains marché, ou alors plus simplement pour éviter de ternir le nom de l'entreprise en cas de faille.Le chemin d'attaque le plus efficace est probablement l'injection de faute obtenue par une violation volontaire des conditions d'utilisation d'un circuit.De cette faute différent scénarios sont possibles, soit celle-ci est couplée à des outils statistiques pour obtenir la clef secrète d'un algorithme cryptographique, soit elle permet une escalade de privilège.Cette thèse se concentre sur les fautes induites par perturbation électromagnétique, qui est le support qui offre le meilleur compromis précision coût.Si les attaques par injections de fautes se sont montrées maintes fois efficaces dans la littérature, elles possèdent néanmoins un défaut conséquent dans le cadre de l'évaluation sécuritaire. Ce défaut vient du très grand nombre de paramètres offert par l'injection de faute à son utilisateur. Si on ajoute à cela les contraintes temporelles inhérentes à l'évaluation, on se rend compte de la difficulté de garantir la sécurité d'un produit contre de telles menaces.De ce constat il devient évident que des métriques ou stratégie sont nécessaire pour améliorer la qualité des évaluations.Cette thèse est un premier pas dans cette direction et propose de résoudre la complexité spatiales lors d'une campagne évaluation face à l'injection de faute électromagnétique.L'idée est de définir une métrique se basant sur des expérimentations ainsi que l'état de l'art pour réduire l'espace à tester à quelques positions qui vont presque certainement mener à une faute du fait de leur propriété physique.Dans une première partie la création d'un tel critère est présentée. Celui-ci se base sur un modèle simplifié du couplage sonde d'injection circuit et sur le modèle de faute le plus récent.Ensuite les limites d'un tel critère sont analysées afin d'en trouver une amélioration.Cependant, l'injection de faute ne permet pas seulement d'attaquer directement une cible, elle peut aussi diminuer sa sécurité en visant ses contre-mesures.La plupart des contre-mesures ont en commun l'utilisation d'un générateur de nombre aléatoire, c'est pourquoi la robustesse d'un générateur aléatoire récent sera évaluée dans une troisième partie.De cette analyse un chemin d'attaque sera dérivé dans le cadre de l'injection de faute via ondes électromagnétiques<br>Today, security of embedded devices is put in the limelight with the increasing market share of both IoT and automotive.To ensure a proper level of security to its customer such embedded components must undergo pentesting either to obtain some certifications to address security market but also to avoid tarnishing the name of the firm in case of vulnerability.Amongst the various attack paths, one of most threatening is the voluntary violation of operation condition to induce a fault on a circuit.These faults are then used for privilege escalation or combined with statistic tools to recover cryptographic keys. This thesis focuses on the use of electromagnetic field to generate such faults, this medium being the one that offers the best trade-off between cost and accuracy.The efficiency of such family of attack has already been demonstrated in the literature. Yet fault injection techniques shared a common problem which root cause is the amount of parameter an evaluator has to tweaks to obtain a fault. Therefore, it is hard to state whether a target is protected against fault injection since evaluation is bounded in time, thus exhaustive search is not an option.Metrics or strategies should be defined to get the most out of up to date fault injection methods.This thesis is a first step towards defining such metrics, and proposed to tackle the space complexity of EM fault injection. In other words, according to the attack scenario we developed metrics or strategy relying on both experimentation and state of the art. The aims of those metrics/strategy being to reduce the space on the DUT that undergo electromagnetic emanation to the most likely to be faulted area.In a first part, a criterion based on a basic model of the coupling between the injection probes and the circuit as well as today fault model will be developed.This criterion is then analysed and a refinement is proposed.Yet fault injection could also be used to nullify countermeasure that disable some attack vectors. Most of those countermeasures have in common the use of a true random generator.Thence in a second part we evaluate the robustness of an up to date true random number generator against electromagnetic perturbation.From this analysis we derived which parts of true random number generator are more relevant to be targeted using electromagnetic waves

Lors de la phase de dimensionnement d’un générateur électrique, des choix préliminaires imposent généralement la topologie. Cette thèse a pour objectif d’apporter une aide décisionnelle au choix des structures de générateurs de fortes puissances. L’intérêt des machines à haute efficacité énergétique est porté par des objectifs environnementaux forts. En conséquence, maîtriser et comprendre l’origine des pertes dans les machines de production d’électricité est un enjeu capital. Ainsi, une méthodologie de calculs de pertes fer est développée pour des générateurs de fortes puissances.Dans les secteurs de la production et conversion d’énergie, les Machines Synchrones à Double Excitation présentent un fort potentiel pour répondre aux défis de la transition énergétique. Dès lors, il est important de quantifier l’impact de ces nouvelles structures par rapport aux solutions existantes. Cette thèse propose une modélisation par méthodes analytiques et semi-analytiques dans l’objectif de concevoir un ensemble de structures de générateurs. La modélisation est également comparée à deux prototypes de fortes puissances, dont un pour une application éolienne à attaque directe.Ensuite, cette modélisation est employée dans un processus de conception par optimisation. Les structures Pareto optimales sont comparées suivant différents cahiers des charges. Ces optimisations permettent de mettre en avant des gains significatifs par rapport aux solutions existantes notamment sur des données statistiques de fonctionnement éolien<br>During the design phase of an electrical generator, the topology is generally imposed by preliminary criteria. This thesis aims at providing a decision support for the choice of high power generator structures. The interest for high efficiency machines is driven by strong environmental objectives. Consequently, understanding the origin of losses in power generation machines is a major issue. Thus, a methodology for iron loss calculation is developed for high power generators.In the energy production and conversion sectors, Hybrid Excitation Synchronous Machines have a great potential to respond to the challenges of energy transition. It is important to quantify the impact of these new structures compared with existing solutions. This thesis proposes analytical and lumped models to design a set of generator structures. The modeling approach is also compared with two high power generators, including one for a direct drive wind turbine. Then, this modeling is used in an optimization design process. The optimal Pareto structures are compared according to different specifications. These optimized designs show significant gains compared to the existing solutions, especially on wind profile from a Weibull probability density function

Aujourd'hui, nous utilisons de plus en plus d'appareils "connectés" (téléphone portable, badge d'accès ou de transport, carte bancaire NFC, ...), et cette tendance ne va pas s'inverser. Ces appareils requièrent l'utilisation de primitives cryptographiques, embarquées dans des composants électroniques, dans le but de protéger les communications. Cependant, des techniques d'attaques permettent d'extraire de l'information du composant électronique ou fauter délibérément son fonctionnement. Un nouveau médium d'attaque, exploitant les ondes électromagnétiques est en pleine expansion. Ce médium, par rapport à des techniques de fautes à base de perturbations par faisceau LASER, propose l'avantage d’être à relativement faible coût. Nous présentons dans cette thèse la résistance d'un type de bloc cryptographique, à savoir les générateurs de nombres réellement aléatoires, aux ondes électromagnétiques. Nous montrons qu'il est possible d'extraire de l'information sensible du champ électromagnétique produit par le composant électronique, et qu'il est également possible de perturber un générateur en le soumettant à un fort champ électromagnétique harmonique<br>Nowadays, our society is using more and more connected devices (cellphones, transport or access card NFC debit card, etc.), and this trend is not going to reverse. These devices require the use of cryptographic primitives, embedded in electronic circuits, in order to protect communications. However, some attacks can allow an attacker to extract information from the electronic circuit or to modify its behavior. A new channel of attack, using electromagnetic waves is skyrocketing. This channel, compared to attacks based on LASER beam, is relatively inexpensive. We will, in this thesis, present a new attack, using electromagnetic waves, of a certain type of cryptographic primitive: the true random number generator. We will show that it is possible to extract sensitive information from the electromagnetic radiation coming from the electronic device. We will also show that it is possible to completly modify the behavior of the true random number generator using a strong electromagnetic field

Un programme de calcul de l'alternateur à griffes a été développé utilisant un modèle analytique simple. Ce programme permet la prédétermination du flux a vide, le niveau d'induction moyen dans les parties stratégiques d'un alternateur a griffes et le débit en fonction de la vitesse de rotation du rotor a partir des données géométriques, des caractéristiques des matériaux et des conditions thermiques d'utilisation. Le calcul du flux a vide est effectue a l'aide d'un schéma de reluctances. Le couplage avec le circuit électrique est réalisé par le diagramme de potier. La prise en compte du redressement se fait à partir de formules adaptées du pont de redressement à diodes avec prise en compte du phénomène d'empiétement dans des non-standards. Enfin, le modèle thermique est base sur la méthode des nuds isothermes, en régime permanent. Ce modèle donne des résultats particulièrement précis pour la prédétermination des débits de ce type d'alternateur

La production de champs électromagnétiques intenses semble être, aujourd'hui, une application majeure des systèmes générateurs de fortes puissances électriques pulsées. La simplicité de mise en œuvre d'une solution « tout électrique » permet des adaptations expérimentales et une maintenance aisée, ce qui en fait un choix technologique privilégié. Dans ce contexte, nous avons développés, avec l'appui de THALES, deux sources impulsionnelles subnanosecondes récurrentes fondées sur l'utilisation de générateurs haute tension à fronts raides de type Marx, et des diviseurs capacitifs adaptés à la mesure de ces transitoires rapides en haute tension. Chacune de ces sources pulsées compactes est pilotée par un chargeur autonome et est associée à une antenne d'émission ultra large bande pour former un dispositif d'émission d'ondes de forte puissance. En collaboration avec le laboratoire XLIM, une antenne à ondes progressives existante a été modifiée pour supporter les fortes puissances mises en jeu. Les deux dispositifs d'émission complets ainsi constitués ont été caractérisés. Les facteurs de mérite (produit de l'amplitude du champ rayonné par la distance à laquelle il est mesuré) atteints sont de 223kV pour le premier dispositif et 436kV pour le second.

L'utilisation des nombres (pseudo)-aléatoires a pris une dimension importante ces dernières décennies. De nombreuses applications dans le domaine des télécommunications, de la cryptographie, des simulations numériques ou encore des jeux de hasard, ont contribué au développement et à l'usage de ces nombres. Les méthodes utilisées pour la génération des nombres (pseudo)-aléatoires proviennent de deux types de processus : physique et algorithmique. Dans cette thèse, deux classes de générateurs basés sur des principes de mesures physiques et des processus mathématiques sont présentées. Pour chaque classe deux générateurs sont présentés. La première classe de générateurs exploite la réponse d'un système physique qui sert de source pour la génération des séquences aléatoires. Cette classe utilise aussi bien des résultats de simulation que des résultats de mesures interférométriques pour produire des séquences de nombres aléatoires. La seconde classe de générateurs est basée sur deux types de fonctions chaotiques et utilise les sorties de ces fonctions comme indice de permutation sur un vecteur initial. Cette thèse s'intéresse également aux systèmes de chiffrement pour la protection des données. Deux algorithmes de chiffrement d'images utilisant des fonctions chaotiques sont proposés. Ces Algorithmes utilisent un processus de permutation-substitution sur les bits de l'image originale. Une analyse approfondie basée sur des tests statistiques confirme la pertinence des cryptosystèmes développés dans cette thèse<br>The use of (pseudo)-random numbers has taken an important dimension in recent decades. Many applications in the field of telecommunications, cryptography, numerical simulations or gambling, have contributed to the development and the use of these numbers. The methods used for the generation of (pseudo)- random numbers are based on two types of processes: physical and algorithmic. In this PhD thesis, two classes of generators based on the principles of physical measurements and mathematical processes are presented. For each class two generators are presented. The first class of generators operates the response of a physical system that serves as a source for the generation of random sequences. This class uses both simulation results and the results of interferometric measurements to produce sequences of random numbers. The second class of generators is based on two types of chaotic functions and uses the outputs of these functions as an index permutation on an initial vector. This PhD thesis also focuses on encryption systems for data protection. Two encryption algorithms using chaotic functions are proposed. These algorithms use a permutation-substitution process on the bits of the original image. A thorough analysis based on statistical tests confirms the relevance of the developped cryptosystems in this PhD thesis manuscript