LA SUSTENTATION MAGNÉTIQUE

On nomme sustentation magnétique le phénomène de lévitation généré par deux aimants permanents dont la polarité est inversée. 

En raison des lois magnétiques ( le sens unique des lignes du champ magnétique mentionné dans le point "le magnétisme et les aimants"), les pôles Nord et Nord se repoussent tout comme les pôles Sud et Sud.

La sustentation magnétique, également appelé lévitation magnétique, réunit deux concepts fondamentaux concernant la physique et les propriétés de lévitation de la matière :

• Le concept électrodynamique (EDL), qui consiste en une lévitation basée sur les forces de répulsion générées par les courants induits qui n'apparaissent que lors d'un déplacement relatif de corps en présence. Il est donc nécessaire de propulser initialement le train avant qu'il puisse léviter magnétiquement. Dans le monde, il existe seulement un train utilisant ce concept : le train Maglev au Japon.

• Le concept électromagnétique (EML),  qui consiste en une lévitation générée par des électroaimants régulés. Il existe également des trains utilisant ce concept comme le Transrapid et le Swissmetro.

Le concept auquel nous allons nous intéresser dans ce TPE est celui qu'utilise l'Hyperloop, il s'agit du concept électrodynamique qui nécessite une propulsion initiale (voir "Système de propulsion").

En effet, l'Hyperloop utilise le même concept que le train Maglev mais pas de la même manière, ce qui le rend particulièrement innovant. 

Chez le Maglev, la sustentation magnétique est utilisée au niveau des rails: les forces se repoussent sur les bord des rails (pour éviter une collision) et entre le train et les rails (pour annuler les forces de friction qu'on trouve avec les trains à roues). 

Tandis que chez l'Hyperloop, la sustentation magnétique serait utilisée de manière complètement différente. En effet, les aimants se trouveraient le long des parois du tube et sur la surface extérieure du train. Ainsi le train serait maintenu au centre du tube et rendrait tout déraillement impossible. Ici la sustentation magnétique joue le rôle de maintien et non celui d'éviter tout contact avec la rame comme chez le Maglev.

Afin de mieux comprendre la manière dont l'Hyperloop fonctionne, on utilise le schéma suivant nous montrant parfaitement son utilisation de la sustentation magnétique :

MODÉLISATION DU SYSTÈME

Afin de modéliser le phénomène de sustentation magnétique, nous avons construit une maquette composée de deux parties distinctes : la piste et le train.

Afin de reproduire un champ magnétique similaire à celui présent dans le tube, il nous faudra ;

-75 aimants rectangulaire

-une petite planche de bois carrée (train)

• une grande planche de bois (piste)

• de la colle forte

• deux plaques de plastique transparentes

Tout d'abord nous commençons par construire les « rails » :

Les rails sont composés d'une grande planche rectangulaire de bois sur laquelle sont fixés 2 rangées d'aimants (une de chaque côté de la planche) grâce à de la colle forte. Il est primordiale que les aimants soient positionnés dans le même sens et avec le même écart pour que la magnitude reste droite et constante sinon la modélisation ne marchera pas.

Puis nous passons à la construction du « train » :

Le « train » est composé d'une planche carrée sur laquelle sont fixés des aimants aux extrémités. Il est très important que les aimants soient positionnés dans le bon sens ( il faut que les même pôles soient face à face afin qu'ils se repoussent et que le « train » lévite).

Après avoir construit les deux parties de notre modélisation, il ne nous reste plus qu'à les assembler :