Analyse et mesure de pertes dans le rotor d'une machine synchrone à aimants permanents pour en optimiser la structure
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis is focused on the estimation and the reduction of losses in magnets by choosing the dimensions and the number of the magnets in the pole of synchronous machine. In order to determine the total eddy current losses in the magnets, we have applied a triple approach: by finites elements model, by analytic model and by measurements. The analytic model helps us to evaluate the losses in function of frequency. This model is named the “parallel model”. The finites element method is the most precise to calculate the eddy current losses. It permits to calculate the total energy stored in the machine and the rotor losses. We have identified the parameters of the parallel model using the finites element model. The losses are calculated and compared with measurements. This double evaluation by the finites elements model and by analytic model helps us to compare different structures of the rotor and to propose an optimized structure considering industrial constraints. Measurements on samples of magnet on a closed “U” have been realized to parameterize the finites element model and also the analytic model. A good agreement has been found between the comparisons between the calculated losses and the measured ones except for some certain first harmonics. An analysis of the discrepancies has been tried.
Abstract FR:
"Cette thèse a pour l'objectif l'estimation et la réduction des pertes dans les aimants par le choix des dimensions et du nombre d'aimants dans un pôle. Pour déterminer les pertes totales par courants de Foucault dans les aimants, nous avons appliqué une triple approche : par éléments finis, par modélisation analytique et par mesures sur un montage de type éprouvette. Le modèle analytique de pertes dans le rotor permet une évaluation simple des pertes en fonction de la fréquence. Ce modèle porte le nom de " modèle parallèle ". La méthode numérique d'analyse par éléments finis est la plus précise pour le calcul des pertes par courants de Foucault. Elle permet de calculer l'énergie totale stockée dans la machine et les pertes dans le rotor. Nous avons identifié les paramètres du modèle parallèle par calculs en éléments finis. Les pertes peuvent alors être calculées et comparées avec les essais pour différentes formes d'onde. Cette double évaluation par éléments finis et par modèle analytique nous a permis de comparer différentes structures du rotor et de proposer une structure optimisée, en tenant compte des contraintes industrielles. Un banc d'essai pour les mesures des pertes dans un échantillon d'aimant par un montage en U fermé était aussi réalisé pour paramétrer le modèle des pertes en éléments finis ainsi que le modèle analytique. Un bon accord a été trouvé entre la comparaison des pertes calculées et mesurées sauf pour certaines premières harmoniques. Une analyse a été faite pour expliquer les écarts entre les mesures et le calcul. "