Modélisation et optimisation de structures de machines électriques pour applications à fort couple volumique Paul Akiki Journée des doctorants 11/06/2015 Directeur de thèse : Mohamed Bensetti Thèse CIFRE Encadrants : Jean-Claude Vannier Philippe Dessante Maya Hage-Hassan Début de thèse: Octobre 2014 Plan 1. Présentation du sujet de thèse 2. Étude bibliographique 3. Étude comparative par simulations Éléments Finis 4. Modèle analytique du bobinage sur dents 5. Perspectives 2 Plan 1. Présentation du sujet de thèse 2. Étude bibliographique 3. Étude comparative par simulations Éléments Finis 4. Modèle analytique du bobinage sur dents 5. Perspectives 3 1. Présentation du sujet de thèse Recherche d’un actionneur électrique à fort couple Densité volumique de couple élevée Coût Moteur Basse minimal électrique vitesse Rendement élevé Etape d’optimisation pour atteindre les performances souhaitées 4 Plan 1. Présentation du sujet de thèse 2. Étude bibliographique 3. Étude comparative par simulations Éléments Finis 4. Modèle analytique du bobinage sur dents 5. Perspectives 5 2.Étude bibliographique Quel type de moteur: Asynchrone/Synchrone ? • Comparer différentes structures de machine asynchrone (MAS) et de machines synchrones (MS) pour des applications à fort couple :  MAS, Rotor Bobiné, MS Aimants Intérieurs, Machine Synchro-Réluctante, Machines à Flux Axial, etc. • Relever les avantages et les inconvénients de ces structures Résultat: Machines synchrones (à aimants permanents, à réluctance, à flux axial, etc.) pour des applications à forte densité de couple 6 2.Étude bibliographique État de l’art des machines synchrones fort couple • Recherche de structures radiales et axiales dédiées à des applications exigeant une forte densité de couple • Classification des structures trouvées dans un tableau avec leurs principales caractéristiques Exemple du tableau: 7 2.Étude bibliographique Analyse de la classification réalisée Objectifs Lisible Evolutif Comparatif Tri selon un caractère Tableau croisé dynamique • Identifier les combinaisons de machines trouvées dans les articles référencés. • Compter le nombre de machines réalisées selon chaque principe de fonctionnement. • Identifier les combinaisons non existantes dans la classification. 8 Plan 1. Présentation du sujet de thèse 2. Étude bibliographique 3. Étude comparative par simulations Éléments Finis 4. Modèle analytique du bobinage sur dents 5. Perspectives 9 3. Étude comparative par simulations Éléments Finis Etude comparative de 4 structures de machines Machines à Machine à Machine à Machine à aimants en concentration commutation aimants en V surface de flux de flux Outil: FEMM (EF2D) + Matlab Géométries: • Bobinage concentré sur dents • p=4 (8 pôles) pour les machines à aimants au rotor • Nr = 10 ou 14 pour les machines à commutation de flux • Mêmes dimensions du stator et du rotor pour toutes les machines • Même volume d’aimants pour toutes les machines Hypothèses • N = 750 rpm • Bases de comparaison: même nombre de spires et même courant efficace dans les bobines (mêmes Ampères-tours) 10