Optimisation des performances des machines synchro-réluctantes par réseaux de perméances

par Tsarafidy Raminosoa

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de François-Michel Sargos.

Soutenue le 05-10-2006

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , dans le cadre de EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux , en partenariat avec Groupe de recherche en électrotechnique et électronique de Nancy (Vandoeuvre-les-Nancy, Meurthe-et-Moselle) (laboratoire) .

Le président du jury était Bernard Laporte.

Le jury était composé de François-Michel Sargos, Bernard Laporte, Jean-François Brudny, Mohamed El Hadi Zaim, Farid Meibody-Tabar, Ignace Rasoanarivo.

Les rapporteurs étaient Jean-François Brudny, Mohamed El Hadi Zaim.

mots clés

• Machine synchro-réluctante
• Réseaux de perméances
• Saturation
• Optimisation
• Simulation pas à pas
• Recherche opérationnelle
• Simulation, Méthodes de
• Génie mécanique
• Électrotechnique

Résumé

Du fait de sa robustesse et de son faible coût, la machine synchro-réluctante (MSR) constitue une alternative intéressante à la machine asynchrone. A pertes égales, une MSR bien optimisée offre un couple et par suite un rendement plus élevés. Ainsi, la MSR est très compétitive pour les applications à haute vitesse, à forte puissance ou à haute température. Cette thèse se propose d’optimiser les machines synchro-réluctantes à rotor massif et avec barrières de flux pour produire le maximum de couple avec un facteur de puissance le plus élevé possible. Pour cela, une modélisation originale utilisant des réseaux de perméances non linéaires a été mise au point pour les deux types de MSR. Les modèles proposés sont significativement plus rapides et aussi précis que les modèles par éléments finis. De plus, la réalisation d’un prototype à barrières de flux a permis de les valider expérimentalement.

mots clés

• Synchronous Reluctance Motor
• Reluctance Network
• Saturation
• Optimization
• Time stepping

Titre traduit

Performance Optization of Synchronous Reluctance Machine Using Reluctance Network

Résumé

Because of its robustness and its low cost, the synchronous reluctance motor (SynRM) is an interesting alternative to the induction motor. At equal losses, a correctly optimized SynRM offers a higher torque and then a higher efficiency. Thus, the SynRM is very comptetitive for high speed, high power or high temperature applications. This thesis intends to optimize massive rotor and flux barrier rotor SynRM to produce the maximum torque with the highest possible power factor. For this purpose, an original non linear reluctance network modeling of synchronous reluctance motors with a massive or a flux barrier rotor was developed. The proposed models are significantly faster than the finite element ones and take accurately into account the saturation of all ferromagnetic parts of the motor. The construction of a flux barrier rotor prototype allowed an experimental validation of the modeling approach.