Analyse des performances électromagnétiques d'une machine synchrone autopilotée à aimants à rotor lisse

Abstract

Dans notre travail, nous nous intéressons aux inducteurs à rotor lisse. On peut distinguer, selon le sens de l'aimantation des aimants, les structures radiales, azimutales et mixtes (combinaison d'aimantation radiale et azimutale). Ces inducteurs sont faciles à concevoir et nécessitent, dans le cas d'un fonctionnement autopiloté, une électronique de commande assez simple. Leur large entrefer magnétique, favorable à la commutation naturelle, impose l'utilisation d'aimants très performants (NdFeB, SmCo), afin de garder une induction appréciable au niveau de l'entrefer. Les performances d'une machine synchrone autopilotée à aimants à rotor lisse, dépendent du mode d'alimentation adopté et de l'induction créée par les aimants. Cette induction est surtout liée à la nuance, à l'épaisseur, à l'ouverture sur un pas polaire des aimants ainsi qu'à leurs sens d'aimantation. Notre objectif est d'effectuer une étude comparative entre plusieurs inducteurs de machines synchrone à rotor lisse afin de sélectionner les structures les plus performantes. Le critère adopté est celui d'un couple volumique relativement élevé tout en cherchant une meilleure adaptation au fonctionnement synchrone autopiloté. Nous nous intéresserons aux matériaux à aimants permanents ainsi qu'à leurs utilisation comme inducteurs dans les machines électriques. Nous aborderons aussi le fonctionnement autopiloté des machines synchrones. Nous développons, sous des hypothèses concordantes avec le but recherché, un modèle d'étude bidimensionnel, utilisant des solutions analytiques, pour calculer les champs magnétiques dus aux aimants et aux courants. Nous exploitons les solutions analytiques des potentiels vecteurs, pour établir les expressions des couples développés par les différentes structures à rotor lisse étudiées. Ces expressions permettent d'analyser l'influence des paramètres géométriques de structure sur les performances de la machine. Nous sélectionnerons, selon le critère choisi, la meilleure structure d'inducteur sur le plan coût/performance.