Outil de dimensionnement multi-physique pour les machines à aimants permanents

par Abdourahim Daouda Aboumassound

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Laurent Daniel et de Guillaume Krebs.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering (Orsay, Essonne) , en partenariat avec Génie électrique et électronique de Paris (laboratoire) et de CentraleSupélec (2015-....) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 15-02-2017 .


  • Résumé

    Certaines machines électriques peuvent être soumises à de fortes contraintes physiques, mécaniques, thermiques, magnétiques, ou encore chimiques. La prédiction de l'influence de ces contraintes sur leurs caractéristiques est indispensable afin de garantir l es performances demandées. Les machines classiques étant composées majoritairement de cuivre, d'acier et d'aimants, les propriétés de ces matériaux sont susceptibles d'influencer le couple produit ou le courant absorbé. Les causes potentielles pouvant influer sur les propriétés physiques des aimants sont multiples. On peut par exemple citer la corrosion, la température ou les contraintes mécaniques. Si certains de ces effets ont été assez largement explorés (e.g. effets de la température sur les propriétés des aimants permanents), certains sont encore assez méconnus (e.g. effets des contraintes mécaniques). Pour ce qui est du couplage entre ces effets, de très nombreuses interrogations subsistent. Ce point est particulièrement vrai pour les effets couplés de la température et des contraintes mécaniques sur les propriétés des aimants. Une modification des inductions rémanentes apparaît clairement mais il est difficile d'en quantifier les effets sur les pertes par exemple. L'objectif de la thèse est de développer un outil de conception et de simulation de machines électriques à aimants permanents qui permettra de considérer dès la phase de conception les phénomènes couplés au niveau des aimants. Le travail sera principalement consacré à la caractérisation et à la modélisation du comportement des aimants permanents, et à l'implémentation des lois de comportement couplé obtenu dans des outils de dimensionnement multiphysique.

  • Titre traduit

    Multiphysic design tools for permanent magnet electrical machines


  • Résumé

    Electric machines are sometimes subjected to harsh physical, mechanical, thermal, magnetic or chemical conditions. Predicting the influence of these constraints on their overall response is key to match performance requirements. Since most electrical machines are mostly made of copper, steel and magnets, the properties of these materials are very influential on the output torque and input current. Multiple factors can influence magnets properties, such as mechanical stress, temperature and corrosion. Some of these parameters have been widely studied (e.g. the effect of temperature on the magnetisation of permanent magnets), others still need further exploring (e.g. mechanical stress). Concerning the coupling of these factors, many questions remain unanswered, specifically when it comes to the coupled effects of temperature and stress on permanent magnet properties. Remanent magnetisation is clearly affected but losses, for example, remain difficult to determine. The objective of this thesis is to develop a design tool for permanent magnet machines taking into consideration coupling phenomena on magnet properties. The work will be mainly devoted to the characterisation and modelling of magnet behaviour, and to the implementation of the constitutive laws obtained into multiphysic design tools.