Calcul analytique et numérique des machines synchrones à aimants permanents montés sur la surface rotorique

Abstract

Ce travail consiste à effectuer un pré-dimensionnement des machines synchrones à aimant permanents montés sur la surface rotorique. En premier temps, nous faisons cette étude en considérant le stator sans encoche en adoptant une méthode analytique de calcul, puis nous faisons les mêmes calcules par une méthode numérique pour valider notre modèle analytique; la méthode numérique est basé sur la méthode des éléments finis. En deuxième lieu, nous faisons les mêmes calcule des deux méthodes analytique et numérique tout en tenant compte de la présence des encoches. Une étude paramétrique sera effectuée pour voir l’influence des paramètres géométriques de la machine sur ses performances. La méthode numérique sera incarnée par l’utilisation du logiciel FEMM. Notre travail est divisé en quatre chapitres: Dans le premier chapitre de notre mémoire, on présente les différents matériaux pour aimants permanents utilisés dans les machines synchrones ainsi que les différents types d'inducteurs de ces dernières. Nous rappelons les avantages de la machine excitée par des aimants par rapport à une excitation classique. Au deuxième chapitre, on développe, sous des hypothèses concordantes, un modèle d'étude bidimensionnel basé sur la résolution analytique des équations de Maxwell afin de calculer les champs magnétiques dus aux aimants et aux courants. Au troisième chapitre de notre mémoire, on utilise une technique de transformation, dite de transformations conformes, pour déterminer les grandeurs électromagnétiques de la machine étudiée dans le plan réel après avoir calculé la perméance complexe due à la présence des encoches statoriques. Puis on exploite les solutions analytiques des grandeurs obtenues pour analyser l’influence des paramètres géométriques de la machine sur ses performances. Dans le dernier chapitre, un modèle en 2D, utilisant les éléments finis afin de tenir compte de la structure réelle de la machine est présenté. Il est exploité pour analyser l’état de saturation des structures envisagées.