À propos du rotor tétrapolaire...

Pour résumer de façon intuitive:

Si j'ai une masse posée au sol et que je l'élève contre la force de gravité, je fournis un travail qui est stocké comme un gain d'énergie potentielle. Si je lâche la masse, la force de gravité la ramène au sol et ramène le gain d'énergie potentielle à zéro.

Si mon rotor est initialement aligné avec les pôles du stator et que je l'écarte de cette position, je fournis un travail contre le couple qui lui tend à le ramener en position alignée, travail stocké sous forme d'un gain d'énergie potentielle magnétique. Si je relâche le rotor, le couple va le ramener sous les pôles stator, et ramener ainsi le gain d'énergie magnétique à zéro.

Ce sont les forces et les couples qui provoquent l'évolution du système, et ont pour conséquence des variations d'énergie potentielle.

@Pixel : je ne sais pas si j'ai encore un public, mais au minimum je compte me servir de ce fil comme référence pour moi-même et au cours de futures discussions si le sujet revient sur la table.

Au total, pour l'explication de la source du couple moteur

1) l'action d'un champ magnétique sur un autre champ magnétique est une notion absente des cours de physique et ne propose pas de formule permettant de la calculer

2) L'action d'un champ magnétique sur un moment magnétique est omniprésente dans les cours de physique et fournit des formules pour la décrire

3) L'approche par la dérivée de l'énergie n'est pas une alternative contradictoire par rapport à 2), c'est une méthode de calcul entièrement compatible, mais qui ne fait aucune affirmation sur la nature des phénomènes qui produisent le couple.

Donc il n'y a pas vraiment d'alternative, dans le contexte de cette discussion, le choix est 2)

Il reste tout de même des zones d'ombre.

Lorsque le fer du rotor est saturé, le comportement du rotor doit ressembler à celui d'un aimant. Mais on veut pouvoir faire varier l'excitation, donc on sera probablement peu souvent dans ce cas; Du coup la réluctance serait plus faible que celle de l'air.

C''est certainement compensé par la remarque suivante: avec des formules de type Wm= I. Phi = B.M pour l'énergie magnétique, on voit qu'on ne dépend que d'élements qui ne sont pas du tout limités à l'entrefer: le flux et le champ vont où ils veulent et gardent des valeurs similaires en passant de l'air au fer. lls n'ont donc pas de problème pour aller à la rencontre des moments magnétiques.

Reste à expliquer la contradiction avec la formule de TomC qui est une densité volumique d'énergie, et pas tout à fait l'énergie elle-même.
Peut-être parle-t-on de deux zones d'énergie différentes, une dans l'entrefer non directement liée au couple, comme le bobinage chargé en 1/2 LI^2 de mon exemple, et une pour laquelle c'est tout le contraire.

Un élément de nature à atténuer la concentration:  B²/2µ représente une densité volumique. Or on va chercher à réduire l'épaisseur de l'entrefer, et donc son volume. Si par example l'entrefer fait 1 mm et le rayon du moteur 10 cm, le rapport entre l'énergie dans l'entrefer et dans le reste du moteur pourrait être ramené à 10 voire moins.

La remarque précédente permet d'aller beaucoup plus loin par une expérience de pensée. La taille de l'entrefer est limitée pour des raisons pratiques : précision d'usinage,  decentrage de l'axe, dilatation thermique....

Mais rien n'empêche d'imaginer un moteur parfait qui n'aurait pas ces limitations. On pourrait alors faire tendre l'épaisseur, et donc le volume de l'entrefer, vers zéro.
Le champ tendrait vers la valeur calculée dans un circuit magnétique torique sans entrefer, donc varierait assez peu, et donc il en irait de même pour la densité volumique d'énergie.  Au total, l'énergie dans l'entrefer tendrait vers zéro.
Un entrefer plus étroit améliore les performances, on aurait donc plutôt un  couple plus élevé à mesure que l'énergie dans l'entrefer tend vers zéro.

Cela suggère fortement que l'énergie dont il est question dans l'équation énergie/couple n'est pas celle qui est dans l'entrefer,  mais l'autre, celle qui est élevée en liberté.

Le problème avec un entrefer nul, c'est que ça risque de gripper.
Il est certain qu'il vaut mieux élever l'énergie en plein air.
On élimine ainsi les risques de contamination grippale et on a moins de chances d'avoir la LPO et le Ministère de l'Agriculture et de la Souveraineté Alimentaire sur le dos !
Après, si on laisse à l'énergie la liberté de battre de l'aile, il n'est pas certain que le rendement soit optimal.

Au fait , en tant qu'administateur ailé, tu as eu ta troisième dose, contre la grippe aviaire ?

Toute l'astuce consiste à tendre vers zéro sans jamais l'atteindre, mais avec un moteur théorique, tout se passe toujours bien.

Ce sujet commence à manquer d'images depuis les jolis schémas.    
Je vous propose le Grand tétras polaire.  

Et pourquoi pas la tétragone cornue, sorte d'épinard sauvage.
Il en pousse chez moi, en Bretagne, sur les talus de bord de mer.
C'est très bon.



Il y a aussi le Tradéridéra mais celui-ci est octopolaire.



Et la version "moteur linéaire" heptapolaire !

Ne nous écartons pas de notre sujet qui est... les volatiles !  
Ce tétra colibri se délecterait-il de la tétragone cornue ?

C'est vrai je reconnais que c'est un peu sec, merci pour la décoration, je verrai par la suite si je peux trouver quelque chose pour les descriptions précédentes... En attendant j'en rajoute un peu:

Il y a dans le document sur la coénergie que j'ai mis en lien un exemple classique de circuit magnétique avec entrefer (avec dessin). On approche un noyau plongeur, qui va spontanément s'y enfoncer.

Le calcul montre que de l'énergie électrique sera tirée par le bobinage et partagée en énergie mécanique, et en augmentation d'énergie dans l'entrefer, ce dernier point étant du au fait que le volume de l'entrefer augmente (il est défini uniquement par les partie des sufaces du noyau et du circuit qui se font face, car à cause de l'hypothèse de perméabilité infinie du fer, tout le flux va passer par le noyau plutôt que par le volume d'air restant devant ce dernier).

Si je remplace le noyau par un rotor à pôle lisse centré dans l'entrefer, j'obtiens quelque chose qui peut représenter un moteur à excitation parallèle (shunt). Lorsque le rotor tourne la géométrie et le volume de l'entrefer restent inchangés. Cependant, en s'alignant sur le pôle stator, le rotor va amener tout un ensemble de moments magnétiques pré-alignés dans l'axe du pôle stator. Ceci aura le même effet que si les moments avaient été alignés individuellement par la force magnéto-motrice (fmm) du bobinage stator, et aboutira à une diminution de la réluctance de l'ensemble du cicuit magnétique. Par ailleurs, la fmm du bobinage rotor va venir s'ajouter à celle du bobinage stator.

Au total on aura plus de fmm dans un circuit de moindre réluctance, donc un champ qui augmente, une densité volumique d'énergie qui augmente et à volume constant, une plus grande quantité d'énergie dans l'entrefer. Cette énergie sera tirée de l'alimentation électrique (si elle était tirée du rotor, ça le freinerait). Cependant on voit que ce sera réversible lorsque le bobinage rotor sera désactivé par le collecteur. Ce sera comme une forme d'échange d'énergie réactive, bien que l'on soit en continu, et le bilan sera nul, car dans la théorie des moteurs à courant continu, on ne considère jamais que le moteur shunt reçoit son énergie par le stator. Le rotor ne reçoit donc pas d'énergie mécanique par ce biais, l'énergie électrique temporairement soutirée est entièrement consacrée à l'augmentation de l'énergie magnétique de l'entrefer (au lieu de la diminution qui serait souhaitable), et n'apporte donc rien au couple.

Et c'est une justification de plus pour dire que ce n'est pas d'elle qu'il s'agit dans l'équation énergie/couple.

Finalement, on arrive à la description suivante:

Il y a deux manifestations distinctes d'énergie magnétique dans le moteur.

La première est une énergie que je dirais "magnétisante", qui a pour effet d'établir les conditions de fonctionnement initiales : établissement du courant des bobinages stator à la mise sous tension, activation d'un bobinage rotor au collecteur. Une fois cette phase initiale passée, elle ne travaille plus, et sera récupérable par la suite (à la prochaine commutation au collecteur pour le rotor, à la mise hors tension pour le stator). C'est cette énergie qui est localisée dans l'entrefer.

La deuxième est une énergie plus intuitive résultant de l'action du champ sur les moments magnétiques qui y sont plongés. Comme le champ a accès a l'ensemble du moteur, il n'a aucun problème pour venir interagir avec les moments où qu'ils soient (donc ici dans la masse du rotor). De même que l'énergie potentielle de gravitation est "stockée" dans la hauteur d'une masse par rapport au sol, cette énergie magnétique est "stockée" dans l'écart angulaire qui existe entre la position du rotor et la verticale du pôle stator.

C'est uniquement cette seconde forme d'énergie qui fait l'objet de l'équation dWm/da = -C.
Le petit calcul fait sur l'exemple du moteur continu bipolaire montre qu'on peut la satisfaire simplement en ne considérant que les interactions champ/moment. Et c'est dans la gestion de cette énergie que passe l'énergie électrique utile fournie au rotor.

Je pensais à une rubrique "ésotérisme", mais finalement une rubrique "pataphysique" serait plus adaptée, la pataphysique étant définie comme la « science des solutions imaginaires qui accorde symboliquement aux linéaments les propriétés des objets décrits par leur virtualité ».

Comme toujours, une critique point par point serait la bienvenue...

Je répondrai dès que j'aurai un peu plus de temps...

Je vois ici des valeurs de BH de l'ordre de 300 kJ/m³ pour des aimants permanents:

https://www.supermagnete.fr/physical-magnet-data?_gl=1*19qvyms*_up*MQ..*_ga*MTI1ODY1OTAwOC4xNjYyNTUxOTI1*_ga_43WDMW5ZQJ*MTY2MjU1MTkyNS4xLjAuMTY2MjU1MTkyNS4wLjAuMA..

J'ai cru comprendre qu'il faut diviser par 2 pour obtenir la densité d'énergie de l'aimant.

Or si on on calcule B²/2µ0 pour un champ de 1 Tesla dans l'entrefer, on a environ 400 kJ/m³

Finalement, s'il y a un aimant permanent juste en dessous de l'entrefer sur le rotor, il n'y a pas tellement de différence entre les deux zones...

Le document qui est ici (du même auteur que celui sur la coénergie dans les actuateurs électromécanique):

https://www.chireux.fr/mp/cours/electromecanique/Chap01%20-%20Circuits%20electriques%20et%20magnetiques.pdf

a un passage intéressant sur la façon de traiter les aimants, tout à la fin.

Il y est (re)dit que dans la portion de leur caractéristique qui est utilisée, on a une relation linéaire entre le H et B et que cela donne un µ proche du µ0 de l'air.

Un calcul est proposé en insérant un aimant comme seule source de fmm dans un circuit magnétique. En me basant sur les raisonnements proposés, je vois que l'énergie magnétique externe, c'est à dire essentiellement dans l'entrefer, est la même en valeur absolue que celle dans l'aimant. Bien sûr on peut augmenter la densité volumique d'énergie à volonté en réduisant l'entrefer, mais cela réduit d'autant son volume, qui contient finalement toujours la même quantité totale d'énergie.

Donc on a là un exemple où toute l'énergie n'est pas localisée dans l'entrefer, à moins de suggérer comme je l'ai fait que ce dernier inclut l'aimant du fait que µ = µ0. Mais dans ce cas cela veut dire que l'on y trouve aussi ses moments magnétiques.

Par ailleurs il ne semble pas possible que l'énergie magnétique d'un aimant travaille, sinon elle s'épuiserait très rapidement et l'aimant n'en serait plus un. On a donc un exemple d'énergie magnétique présente dans le système, mais qui ne participe pas au travail moteur.

Vous reprendrez bien un peu de patachose...

Je pense que l'dée classique selon laquelle "toute l'énergie magnétique est dans l'entrefer" est attachée au cas d'école tout simple d'un circuit magnétique d'un seul bloc comportant un bobinage unique comme source de f.m.m.

La formule générale liant les différents champs, valable aussi dans les matériaux ferromagnétiques est

H = (B / µ0) - M (vecteurs)

M est le champ d'aimantation des matériaux, produit en fait par les moments magnétiques (mon cours le théorise à partir de cela).
On sait que dans le fer des circuits magnétiques il tend à être aligné avec H, mais de sens opposé (il est dit "excitation démagnétisante").

Il en résulte que tout le monde est colinéaire, y compris l'alignement des moments qui produisent le champ M, cela se voit mieux sous la forme  B = µ0 (H + M) .

Le produit vectoriel champ/moment est donc nul et il n'y a effectivement pas d'énergie magnétique dans le fer.

Mais si une partie du circuit magnétique est mobile (rotor) et peut imposer mécaniquement par sa rotation l'orientation de M, indépendamment de l'action du bobinage, alors le sinus de l'angle n'est plus nul, et il apparait à la fois un moment et une variation d'énergie magnétique dans le circuit.

Notes: à affiner, car si le moment est bien nul à l'alignement, ce n'est pas le cas de l'énergie magnétique, qui est à sa valeur la plus négative (qui représente le point le plus bas, le sol dans l'analogie gravitationnelle). Mais on peut le formuler en disant qu'en position alignée, le fer ne peut restituer aucune énergie, car il est au minimum de la courbe d'énergie potentielle, alors que l'entrefer le peut, sous forme d'énergie électrique retournée au bobinage.

Par ailleurs, j'ai dit que H et M pointent en sens opposé, cela peut suggérer que l'angle est de 180°, donnant alors plutôt l'énergie potentielle maximale (Wm=- B x M x cos(a)).
Mais M va avoir une valeur nettement plus élevée que H, et B qui est proportionnel à la somme des deux va en fait pointer dans son sens, donc l'angle pertinent est bien nul.

Erratum: eh bien non, j'ai relu mes cours trop vite, l'excitation démagnétisante ne s'identifie pas à M, Ce dernier est en fait bien dans le sens de H, et donc B aussi. Mais l'angle est toujours nul, à plus forte raison.

La physique, c'est des termes précis, des hypothèses clairement posées et des équations, pas du verbiage. Le problème, c'est que vous présentez des éléments qui sont parfois exacts mais dont vous tirez des conclusions fausses, parce que vous êtes dans un contexte flou et mal défini.
C'est la technique des complotistes : de petits morceaux de vérité noyés un magma de raisonnements et de conclusions douteuses. J'ai un tract d'antis-Linky dans le même style.

Quelques exemples : (je ne répondrai pas point par point, ce serait trop long) :
Compte tenu des éléments suivants:
- la perméance, et donc la réluctance, d'un aimant permanent est celle de l'air
> cette phrase est presque exacte (en réalité la perméabilité relative d'un aimant terre rare est de 1.05 ou 1.1), mais admettons.
- électro-aimants et aimants se comportent de la même façon
> là on commence à dérailler : notions mal définies : je suppose que vous parlez du comportement magnétique ; qu'entendez-vous par électro-aimant ? un solénoïde, donc de l'air ? dans ce cas c'est vrai, mais cela n'a rien à voir avec un moteur. S'il y a un circuit magnétique (en fer par exemple), alors c'est faux.

On déduit que la réluctance du rotor est celle de l'air jusqu'à la profondeur où les moments sont encore suffisamment tenus pour jouer le rôle que l'on attend d'eux, c'est à dire toute la profondeur utile.
> l'hypothèse de départ est fausse, et vous faites ensuite une déduction qui n'a rien d'évident et qui est fausse. On ne sait pas non plus ce qui tient les "moments", ni à quoi ils tiennent, ni pourquoi ce "phénomène" s'arrêterait à une certaine profondeur...

La masse se met en mouvement car il existe une force de gravitation entre elle et la terre.
Il parait très artificiel de dire "la variation d'énergie potentielle provoque l'apparition d'une force [...]
Il faut mettre du "sens" physique dans tout cela.
C'est votre "sens" physique... La gravitation n'est une force que dans la mécanique newtonienne...

Un autre exemple :
En me basant sur les raisonnements proposés, je vois que l'énergie magnétique externe, c'est à dire essentiellement dans l'entrefer, est la même en valeur absolue que celle dans l'aimant.
> C'est vrai
Bien sûr on peut augmenter la densité volumique d'énergie à volonté en réduisant l'entrefer,
> C'est faux : vous semblez croire que l'énergie magnétique d'un aimant est une constante...
mais cela réduit d'autant son volume, qui contient finalement toujours la même quantité totale d'énergie.
> Par conséquent c'est faux aussi

Je vois ici des valeurs de BH de l'ordre de 300 kJ/m³ pour des aimants permanents [...]
Or si on on calcule B²/2µ0 pour un champ de 1 Tesla dans l'entrefer, on a environ 400 kJ/m³
Finalement, s'il y a un aimant permanent juste en dessous de l'entrefer sur le rotor, il n'y a pas tellement de différence entre les deux zones...
La valeur de 300 kJ/m³ est le BH max, l'énergie max qu'il peut stocker. Vous ne pouvez rien en conclure.  L’énergie magnétique dans l'aimant peut être très faible selon le circuit où il est placé.

Comme déjà dit x fois, la notion de moment magnétique est totalement inadaptée pour décrire ce qui se passe dans un moteur, mais vous faites une fixette dessus, et tenez absolument à le caser. Au départ vous parliez du moment du rotor, mais comme il est impossible de représenter un champ autre que bipolaire, vous êtes allé chercher vos moments dans le matériau même puis vous inventez un rayonnement, puis quelque chose qui tient les moments, puis un entrefer "virtuel", puis etc...

Vous amenez quelques éléments utiles, mais vous n'en tirez pas la conséquence sur les points clefs du débat. je vais donc reprendre ceux-ci:

Vous avez dit: "la notion de moment magnétique est totalement inadaptée pour décrire ce qui se passe dans un moteur". Vous considérez que j'utilise des termes flous, et connus de moi seul, mais vous n'avez pas fait l'effort de préciser ce que vous entendez par "inadaptée". J'en ai donc été réduit à supposer que c'était "moins pratique, rapide et universel pour un usage dans l'industrie". Sur cette base, je vous ai déjà répondu que ce n'était pas le sujet de la discussion, et cela reste vrai.

Vous avez dit :"le moment magnétique c'est plus une notion mathématique qu'autre chose."
- ceci est refuté par la physique des particules
- les moments magnétiques sont à la base de la théorie des milieux magnétiques, du moins dans mon cours
- ils sont également utilisé pour préciser la notion d'énergie magnétique, bien qu'elle s'applique aussi à des cas plus généraux (forces de Laplace sur des ciruits parcourus par des courants)
- a partir du moment où on considère que ce ne sont pas les forces de Laplace qui agissent sur le rotor, il faut une alternative, et je n'en ai guère vu d'autre que le fer du rotor, magnétisé par les bobinages, génèrant le couple par combinaison de ses moments élementaires orientés, avec le champ magnétique

Vous avez dit "...vous faites une fixette dessus, et tenez absolument à le caser."
Si vous n'arrivez pas à vous y faire, considérez la discussion sous cet angle (cela va vous plaire) : on raisonne comme dans le cas d'une démonstration par l'absurde. On pose que ce sont bien les moments magnétiques, on développe à partir de cela, et on voit si on arrive à une contradiction.

Donc bien entendu qu'il faut que je case les moments partout, pour voir s'ils sont compatibles avec l'analyse de  chaque situation physique donnée. Dans le contexte de cette discussion, cela n'a aucun sens de me le reprocher.

Vous avez dit: "le couple correspond à la variation d'énergie magnétique en fonction de la position angulaire du rotor " et c'est vrai, à condition de prendre la bonne énergie, mais cela ne crée pas de contradiction avec l'interaction champ/moment, qui vérifie bien l'équation.

Vous avez dit :"sachant que µ est au minimum 1000 fois plus élevé dans le fer que dans l'air, et que le flux se conserve (div B=0), ceci explique que l'énergie soit essentiellement dans l'entrefer..."
Mais vous avez aussi dit :"en réalité la perméabilité relative d'un aimant terre rare est de 1.05 ou 1.1" et vous avez validé pour le cas de l'aimant associé à un circuit magnétique "l'énergie magnétique externe, c'est à dire essentiellement dans l'entrefer, est la même en valeur absolue que celle dans l'aimant".

Donc il y a des cas où l'énergie peut ne pas être limitée à l'entrefer, ce dogme là tombe.

Vous avez dit: "courant continu, synchrone ou asynchrone : même combat, tout se passe dans l'entrefer... (où il n'y pas de moments magnétiques, puisque c'est de l'air).
j'ai donné des raisons de penser que l'énergie qui est dans l'entrefer n'est pas celle qui fournit le travail, ne serait-ce que par l'exemple de  l'alimentation du bobinage stator. Je pensais qu'un aimant permanent était un autre exemple, vous indiquez que son énergie peut varier, j'en prend bonne note; néanmoins vous conviendrez certainement que l'aimant ne peut en aucun cas être la source de tout ou partie de l'énergie active du moteur, au mieux son énergie pourra varier de façon cyclique, avec une moyenne nulle, donc il ne fournira pas de travail.

Une autre indication est que l'interaction champ/moment suffit à vérifier l'équation énergie/couple, sans avoir besoin de faire référence aux autres énergies.

Par ailleurs, même si l'énergie de l'entrefer était mise à contribution, elle aurait besoin pour cela de modifier son statut d'énergie potentielle magnétique pour redevenir de l'énergie électrique, et ne serait donc plus confinée. J'avais envisagé pour ce cas la possibilité qu'elle réapparaisse dans les bobinages par les processus habituels de décharge d'une self, et que les courants interviennent dans les champs et les moments de manière à produire les interactions nécessaires, ce qui était une explication par des moyens tangibles, mais vous décrivez une situation où tout se passe dans l'entrefer, sans support matériel puisqu'il n'y a pas de moments, dans l'air ou dans le vide, par un processus de conversion implicite direct de l'énergie en couple que vous ne détaillez pas...Que dire d'une telle notion, si ce n'est qu'elle pourrait certainement faire l'objet d'une communication intéressante à l'Académie de pataphysique...

Vous avez dit: "...un moteur électrique est capable de produire un couple à l'arrêt. Donc en résumé, il n'y a pas d'onde, pas d'énergie rayonnée, pas d'intermédiaire..." en oubliant simplement qu'un équilibre statique de forces à l'arrêt ne consomme pas d'énergie et n'apporte donc pas de contradiction.

Enfin vous avez ignoré l'argument comme quoi le champ ayant libre accès à toutes les parties du moteur, n'avait pas de problème pour interagir avec le moments. Vous n'avez évoqué aucun élement qui soit susceptible de s'opposer à cela de façon concrète.

Donc jusque là il n'y a pas de contradiction qui tienne la route, j'ai plutôt eu l'impression que les pièces du puzzle se mettaient en place naturellement, en particulier sur l'exemple de moteur bipolaire à courant continu, que j'ai utilisé pour suivre votre remarque concernant la dérivée en fonction de l'angle, et pas du temps.

Passant_Mbr a écrit:[électro-aimants et aimants se comportent de la même façon]

TomC a écrit:je suppose que vous parlez du comportement magnétique ; qu'entendez-vous par électro-aimant ? un solénoïde, donc de l'air ?

On parle de moteur électrique , ici, il s'agit évidemment de bobinages sur le fer du stator ou du rotor, je n'ai pas évoqué de solenoïde  à air, qu'en ferait-on dans ce contexte?

TomC a écrit:S'il y a un circuit magnétique (en fer par exemple), alors c'est faux

j'ai moi même évoque des doutes sur le cas de l'électro-aimant, du fait de la possibilité de réduire l'excitation, mais vous semblez avoir des idées précises sur les différences qu'il peut exister (dans des situations semblables). Si vous les partagiez, cela pourrait certainement apporter à la discussion.

TomC a écrit:On ne sait pas non plus ce qui tient les "moments", ni à quoi ils tiennent, ni pourquoi ce "phénomène" s'arrêterait à une certaine profondeur...

j'ai déjà parlé de ce qui tient les moments en disant que ce sont les lignes de champ. Ce n'est donc pas une notion que j'aurais utilisée directement sans une définition préalable. Et pour l'action de la profondeur, on voit sur le schema que j'ai fait que, avec des bobinages N S N S disposés en périphérie, le champ va se concentrer près de la surface et concernera moins le coeur. Son intensité va donc baisser en profondeur et son influence sur les moments aussi.

Lorsqu'on utilise des aimants ou des électro-aimants au rotor, il me semble clair qu'on s'attend à ce qu'il soient capables de maintenir l'orientation de leur champ, et donc des moments magnétiques auxquel il est lié, même quand le rotor est plongé dans le champ produit par le stator, sinon le rotor ne semble pas pouvoir servir à grand chose. Pour les aimants, on trouve des explications comme quoi les procédés de fabrication permettent de garantir qu'il ne sera pas désaimantable dans les conditions normales de fonctionnement. Pour les électro-aimants je ne sais pas comment on aboutit à ce résultat, mais j'imagine que, les exigences n'étant pas les mêmes qu'au stator, un choix de matériaux de caractéristiques différentes peut être fait.

Mais cette façon de voir implique que le rotor "tient" ses moments dans une direction fixe (par rapport au rotor lui-même) et ne laisse pas les champ extérieurs les réorienter. Les champs agiront enuite sur ces moments en quelque sorte rigidement liés au rotor pour faire tourner ce dernier.

TomC a écrit:Au départ vous parliez du moment du rotor, mais comme il est impossible de représenter un champ autre que bipolaire, vous êtes allé chercher vos moments dans le matériau même

Je suis toujours allé chercher les moments dans le matériau. Simplement, dans le cas du rotor bipolaire, l'effet cumulé (intégré sur le volume) donne un moment total unique sur lequel on peut simplement faire agir le champ bipolaire, alors que dans le cas multipolaire, ce moment total sera faible ou nul, et il faut plutôt considérer des champs locaux agissant sur des moments locaux, c'est à dire des pôles stator et rotor proches. c'est sur ce dernier point que j'ai fait évoluer mon argumentation.

TomC a écrit:puis vous inventez un rayonnement, puis quelque chose qui tient les moments, puis un entrefer "virtuel

Je n'ai pas inventé les rayonnements, je suis tombé sur leur application dans ce contexte entre autres dans le document dont j'ai parlé, j'ai réparé le lien, vous pouvez le consulter. Comme je l'ai indiqué à plusieurs reprises, ce point n'est pas critique pour l'argumentation, mais vous ne cessez de le mettre en avant, peut-être parce qu'il vous permet de faire à bon compte un amalgame avec les charlatans qui utilisent le terme d'"onde" hors contexte ? Mais le terme de rayonnement reste du domaine scientifique.

Dans une discussion de  physique, il est courant de définir des expressions en chemin, se rapportant à une partie qui vient d'être abordée, afin de pouvoir s'y réferer facilement par la suite. Il m'arrive donc de définir des termes , parfois aussi parce qu'il me semblent porteurs d'une image intutive qui peut éclairer l'explication. Comme je l'ai indiqué, le mot est introduit au sein du contexte qui l'explique et en principe entre guillemets. C'est le cas pour l'entrefer virtuel, une zone ou la perméabilité est voisine de µ0 incluant à la fois de l'air et du fer (ou les matériaux ferromagnétiques d'un aimant).

Vous n'avez peut-être pas repéré ces subtilités à cause d'une lecture un peu trop en diagonale. Je suis d'accord, il y a eu un peu de prose depuis que vous avez fait une pause, mais sans lire dans le détail les réponses que je fais à vos arguments, vous ne pouvez guère prétendre trancher la question. Cela m'a pris aussi un peu de temps à écrire et je me suis efforcé d'etayer mes explications. Il y a dans tout cela une part de tâtonnements et d'ajustement, à explorer cette "troisième voie" entre les forces de Laplace et les explications abstraites sur fond de bilan de puissance, et il peut y avoir des erreurs. Alors dites-moi que telle équation ne s'applique pas dans le contexte, dites moi qu'il y a une erreur de signe à tel endroit, ou qu'il y a tel effet que j'ai ignoré qui a un impact significatif sur le raisonnement, etc. Mais ne gaspillez pas de l'énergie sur des problèmes de vocabulaire souvent imaginaires (vous aviez vraiment oublié le sens du mot "action" ?)

Je m'aperçois qu'il  y avait une réponse plus simple à faire sur ce point :

TomC a écrit:Et dans le cas de l'énergie potentielle de gravitation (objet qui chute par ex.), il y a un intermédiaire ?

Il y a bien un intermédiaire et c'est la masse qui subit la chute. Son équivalent pour l'énergie magnétique est constitué par les moments magnétiques.

Vous avez dit :"le moment magnétique c'est plus une notion mathématique qu'autre chose."
- ceci est refuté par la physique des particules --> oui, la notion de moment magnétique est très utile pour décrire le champ des particules et expliquer le fonctionnement d'une IRM, mais pas d'un moteur

- les moments magnétiques sont à la base de la théorie des milieux magnétiques, du moins dans mon cours --> pas dans les miens... dans les miens, la base ce sont les équations de Maxwell.

- ils sont également utilisé pour préciser la notion d'énergie magnétique, bien qu'elle s'applique aussi à des cas plus généraux (forces de Laplace sur des ciruits parcourus par des courants) --> ce sont des cas particuliers, l'énergie magnétique est donnée par l’intégrale sur le volume de B²/(2µ)

- a partir du moment où on considère que ce ne sont pas les forces de Laplace qui agissent sur le rotor, il faut une alternative, et je n'en ai guère vu d'autre que le fer du rotor, magnétisé par les bobinages, génèrant le couple par combinaison de ses moments élementaires orientés, avec le champ magnétique --> parce que vous n'admettez pas qu'une force est la dérivée d'une énergie

on raisonne comme dans le cas d'une démonstration par l'absurde. On pose que ce sont bien les moments magnétiques, on développe à partir de cela, et on voit si on arrive à une contradiction --> en général, on fait le contraire : on n'introduit pas une notion si elle n'est pas indispensable (le fameux rasoir d'Ockham), or on se passe très bien du moment magnétique pour expliquer le fonctionnement d'un moteur.

Vous avez dit: "le couple correspond à la variation d'énergie magnétique en fonction de la position angulaire du rotor " et c'est vrai, à condition de prendre la bonne énergie --> pas compris où sont vos différentes énergies.

Donc il y a des cas où l'énergie peut ne pas être limitée à l'entrefer, ce dogme là tombe. --> oui, ces cas existent, c'est pourquoi j'ai écrit "essentiellement", ce n'est pas un dogme.  

Par ailleurs, même si l'énergie de l'entrefer était mise à contribution, elle aurait besoin pour cela de modifier son statut d'énergie potentielle magnétique pour redevenir de l'énergie électrique, et ne serait donc plus confinée. --> "confinée" encore une notion qui n'est connue que de vous...

vous décrivez une situation où tout se passe dans l'entrefer, sans support matériel puisqu'il n'y a pas de moments, dans l'air ou dans le vide, par un processus de conversion implicite direct de l'énergie en couple que vous ne détaillez pas...Que dire d'une telle notion, si ce n'est qu'elle pourrait certainement faire l'objet d'une communication intéressante à l'Académie de pataphysique... --> et oui : une force (conservative) dérive d'une énergie potentielle, et son travail correspond à la variation d'énergie, ce n'est pas moi qui l'ai inventé.

Vous avez dit: "...un moteur électrique est capable de produire un couple à l'arrêt. Donc en résumé, il n'y a pas d'onde, pas d'énergie rayonnée, pas d'intermédiaire..." en oubliant simplement qu'un équilibre statique de forces à l'arrêt ne consomme pas d'énergie et n'apporte donc pas de contradiction. --> j'ai pris le cas du moteur à l'arrêt, car vous croyiez qu'on n'était plus dans le magnétostatisme

j'ai déjà parlé de ce qui tient les moments en disant que ce sont les lignes de champ.--> donc si les moments sont alignés sur le champ il n'y plus de couple ?

Pour les électro-aimants je ne sais pas comment on aboutit à ce résultat, mais j'imagine que, les exigences n'étant pas les mêmes qu'au stator, un choix de matériaux de caractéristiques différentes peut être fait. --> ce n'est pas le cas

Il y a bien un intermédiaire et c'est la masse qui subit la chute. Son équivalent pour l'énergie magnétique est constitué par les moments magnétiques.--> Dans la pratique lorsqu’on calcule un moteur, on utilise des logiciels de calcul par éléments finis qui appliquent brutalement les équations de Maxwell, et avant d'avoir ces outils, on utilisait d'autres méthodes, qui n'utilisaient pas non plus cette notion. Donc on se passe très bien de connaitre le(s) moment(s) magnétique(s). Par contre se passer de connaitre la masse lorsqu'on veut faire des calculs impliquant la gravitation me parait difficile... Il n'y a donc pas équivalence.

Voilà, c'était ma dernière intervention sur le sujet.

En fait, il peut parfois régner une regrettable imprécision dans les termes de physique, en particulier pour le cas du magnétisme qui nous intéresse ici, H peut être désigné comme "excitation magnétique, et B est alors le champ magnétique. Mais dans d'autres publications, Le terme  de champ magnétique sera appliqué à H, et B pourra être appelé "induction magnétique".

Il est donc utile d'indiquer que dans mes messages, je me suis tenu à la première convention. Quand je parle de champ, il s'agit donc de B.

Les dernières réponses sont pour beaucoup un subtil exercice de réponse à côté sans en avoir l'air, mais je ne vais pas relever dans le détail.

J'ai abondamment fait usage des formules de dérivation de force à partir  de l'énergie potentielle dans mes messages précédents pour expliquer dans quel sens les choses s'articulaient, je n'y reviens donc pas.

Les moments sont alignés sur les lignes de champ du rotor, comme je l'ai soigneusement précisé dans les premiers messages de cette discussion. C'est l'écart de position angulaire entre ces moments du rotor et le champ du stator qui permet de produire le couple.

A partir du moment où vous dites que l'énergie est localisée dans l'entrefer, le terme de "confinement" s'explique de lui-même.

Pour la localisation des différentes énergies, je résume ce que j'ai déjà dit : Les énergies liées à l'établissement du champ magnétique du stator ou à la commutation d'un bobinage du rotor pour le cas du moteur à courant continu sont situées dans l'entrefer et ne fournissent pas de travail utile. L'énergie potentielle utile à la production du couple est matérialisée par l'écart angulaire entre les moments magnétiques du rotor et le champ stator. A noter d'ailleurs que si les deux première énergies que j'ai citées sont invariantes, leur dérivée est nulle , et on pourrait très bien alors faire la dérivée de l'énergie magnétique totale, au bout du compte on retomberait sur le même résultat.

B²/(2µ) est également un cas particulier, la formule générale est donnée par l'intégrale de H(B)dB . Et la forme générale de l'équation donnant H est H = B/µ0 -M, donc il  y a des moments cachés dedans ...

Comme je l'ai déjà indiqué, le fait que l'on puisse se passer des moments dans les calculs n'est pas pertinent pour la discussion en cours.

Et le point à retenir de l'analogie gravitationnelle et qu'effectivement, on ne peut se passer de la masse : ce n'est en aucun cas une conversion directe de l'énergie potentielle en force de gravitation. La masse permet à la fois à l'énergie potentielle et à la force d'exister en donnant au champ gravitationnel quelque chose sur lequel s'exercer. Mais la masse n'apparait plus dans l'équation qui dérive la force du potentiel. Donc à se reposer uniquement sur la considération mathématique que cette équation représente, on ignore une partie de la réalité physique sur laquelle elle repose.

De même le côté abstrait des équations de Maxwell peut aisément cacher le fait que des courants vont intervenir dans le problème. je ne suis pas sectaire, comme je l'ai indiqué dans le fil précédent, j'ai pris le concept de moment parce qu'il m'a semblé plus général que le concept de courant, en particulier pour le cas des particules élementaires. Mais si on a des champs agissant sur des courants, je m'en satisfait aussi, pourvu que l'on écarte le cas d'un champ magnétique agissant sur un autre champ magnétique. Cependant les équations doivent aussi être cohérentes avec l'existence de moments élementaires , même si à l'époque de Maxwell le cas des particules n'était sans doute pas connu.