Optimisation de différents dispositifs électromécaniques par une méthode intégrale

Abstract

Les machines étudiées sont des machines asynchrones et synchrones à rotors massifs et synchrones à aimants permanents. Les premières sont intéressantes, en raison du couple massique élevé que l'on peut obtenir et des possibilités à grande vitesse vu l'absence d'enroulement tournant. Les secondes sont des moteurs synchrones autopilotés à aimants permanents, appelés à remplacer les moeturs à courant continu classiques grâce au progrès accomplis ces dernières années au niveau des matériaux pour aimants performants et grâce au développement des composants de l'électronique de puissance. Le premier chapitre est consacré à l'étude des milieux magnétiques et conducteurs: équations des champs magnétiques et potentiels. Nous présentons les différentes formulations en termes de potentiels, les jauges à utiliser ainsi que la formulation des équations intégrales de frontière et leurs discrétisations numériques. Le deuxième chapitre est consacré à la validation de la méthode des intégrales de frontière. La machine utilisée pour cette validation est à rotor massif lisse. Cette démarche a permis de dégager un modèle d'étude très restreint, intéressant pour la suite de notre travail. Le troisième chapitre présente l'étude du rotor massif encoché. On envisage tout d'abord des rainures radiale, puis des encoches trapézoïdales, remplies ou non de cuivre et un rotor dit "composites", lisse avec une frette amagnétique. Enfin, la méthode des intégrales de frontière est utilisée pour évaluer les pertes dues aux harmoniques d'espace en utilisant "l'impédance superficielle". Le quatrième chapitre est consacré à l'étude du démarrage de la machine synchrone à rotor massif et à pans coupés. La machine est optimisée pour son fonctionnement synchrone, mais on envisage ici de réaliser un compromis avec de meilleures performances lors du démarrage asynchrone en faisant varier la saillance du rotor. Un rainurage du rotor est étudié afin d'améliorer les performances au démarrage ainsi que le couple synchronisant. Le dernier chapitre est consacré à l'étude d'une machine synchrone à aimants permanents insérés dans le fer rotorique. Nous adopterons dans un premier temps un modèle simple à stator lisse. Ce modèle permettera un rapide dimensionnement géométrique de la structure étudiée. Dans un second modèle, afin de tenir compte du couple de détente et des différentes ondulations, les encoches statoriques sont prises en considération.