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SOMMAIRE
Introduction Générale.....................................................................................................................................1
Problématique et motivations.........................................................................................................................1
Structure de la thèse .......................................................................................................................................2
1.1. Introduction..........................................................................................................................5
1.2. Le tout électrique..................................................................................................................6
1.3. Différentes structures des machines électriques pour les POD........................................8
1
1.
.3
3.
.1
1.
. La machine synchrone à rotor bobiné à double étoile......................................................................8
1
1.
.3
3.
.2
2.
. Topologies des machines à aimants permanents..............................................................................9
1
1.
.3
3.
.3
3.
. La machine asynchrone..................................................................................................................12
1.4. Comparaison des performances des différentes topologies............................................13
1.5. Principaux matériaux utilisés dans les machines électriques.........................................14
1
1.
.5
5.
.1
1.
. Aimants permanents.......................................................................................................................15
1
1.
.5
5.
.2
2.
. Matériaux magnétiques..................................................................................................................17
1.6. Topologie des convertisseurs et composants...................................................................21
1.7. Fiabilité des systèmes.........................................................................................................25
1.8. Exigences et contraintes de l’application par POD.........................................................26
1.9. Matériaux et contraintes pour l’application considérée.................................................29
1.10. Conclusion...........................................................................................................................32
2.1. Introduction........................................................................................................................32
2.2. Approche de dimensionnement et d’optimisation...........................................................34
2.3. Influence des paramètres géométriques sur le couple moyen........................................35
2.4. Minimisation des harmoniques du "couple d’interaction"............................................38
2
2.
.4
4.
.1
1.
. Harmoniques de bobinage..............................................................................................................40
2
2.
.4
4.
.2
2.
. Harmoniques de l’induction d’entrefer produite par les aimants...................................................42
2.5. Minimisation du couple de détente...................................................................................45
2
2.
.5
5.
.1
1.
. Nombre d’encoches statoriques .....................................................................................................46
2
2.
.5
5.
.2
2.
. Epanouissement des aimants et effet de la segmentation...............................................................47
2
2.
.5
5.
.3
3.
. Cales magnétiques..........................................................................................................................49
2.6. Dimensionnement et résultats de simulation pour différentes polarités.......................51
2
2.
.6
6.
.1
1.
. Niveau d’induction et hauteur de culasse.......................................................................................52
2
2.
.6
6.
.2
2.
. Force électromotrice à vide............................................................................................................55
2
2.
.6
6.
.3
3.
. Couple moyen et ondulations de couple ........................................................................................55
2
2.
.6
6.
.4
4.
. Pertes..............................................................................................................................................56
2
2.
.6
6.
.5
5.
. Synthèse du dimensionnement.......................................................................................................57
2
2.
.6
6.
.6
6.
. Etude de la tenue magnétique des aimants.....................................................................................57
2
2.
.6
6.
.7
7.
. Validation expérimentale des résultats de simulation ....................................................................59
2.7. Modèle externe....................................................................................................................62
2
2.
.7
7.
.1
1.
. Inductances dynamiques................................................................................................................62
2
2.
.7
7.
.2
2.
. Harmoniques de temps...................................................................................................................69
2
2.
.7
7.
.3
3.
. Formes d’onde du courant..............................................................................................................70
2
2.
.7
7.
.4
4.
. Calcul du couple pulsatoire............................................................................................................71
2.8. Conclusion...........................................................................................................................73
3.1. Introduction........................................................................................................................84
3.2. Quelques aspects de dimensionnement de la machine asynchrone................................84
3
3.
.2
2.
.1
1.
. Principales relations.......................................................................................................................85