Modélisation magnéto-thermique et optimisation de machines rapides : application à la machine synchrone à réluctance variable

par My-Ismail Lamghari-Jamal

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Javad Fouladgar et de Mohammed El-Hadi Zaïm.

Soutenue en 2006

à Nantes , dans le cadre de École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes) , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Machines à réluctance
• Machines synchrones
• Algorithmes génétiques
• Vitesse -- Évaluation

Résumé

Dans de nombreuses applications industrielles ( usinage mécanique, tréfileries, soufflantes rapides, ultracentrifugation, … ), on recherche un entraînement à vitesse de rotation dépassant les 10 000 tr/min. Ces machines alimentées à hautes fréquences, cumulent des difficultés d'ordre électromagnétique, mécanique et thermique. Les matériaux mis en oeuvre doivent en effet offrir une bonne résistance aux forces centrifuges, ainsi qu'aux échauffements considérablement augmentés par rapport aux machines conventionnelles. Le travail présenté concerne la modélisation magnéto-thermique par éléments finis, d'une machine synchrone à réluctance variable rapide (MSRV). La modélisation thermique, couplée aux essais expérimentaux, a permis la détermination des différents coefficients d'échange. Deux modèles de l'entrefer sont proposés : un modèle convectif classique valable pour les machines fermés et les faibles vitesses, et un modèle convectif qui tient compte de l'échange avec l'extérieur pour les hautes vitesses. Nous proposons ensuite une optimisation de la géométrie et de la commande de la machine, pour différentes vitesses de rotation, en vue de comparer les tôles magnétiques et les poudres de fer au stator. Un banc expérimental de 20kW, 20 000tr/min comportant deux machines rapides a été mis en oeuvre. Il a permis la validation des différents outils théoriques développés.

Titre traduit

Magneto-thermal modeling and optimization of high speed machines : study of a synchronous reluctance machine

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