La soutenance de thèse d’André MRAD, intitulée « Moteur à flux axial à aimants permanents et à concentration de flux : Réalisation, Mesure de Paramètres Statiques et Modèle Numérique 3D », se déroulera le lundi 24 Octobre à 10h00 en salle C002 à l’ENSEEIHT.
Les travaux de thèse ont été réalisés sous la direction d’Yvan Lefèvre, Jean-François Llibre et Mohamad Arnaout, au sein du groupe GREM3.
Membres du Jury :
- Mme Carole HENAUX (Professeure des Universités – Université de Montpellier, Laboratoire IES/Groupe de Recherche GEM), Rapporteure
- M. Jean-Frédéric CHARPENTIER (Maîtres de Conférences, PhD, HDR, Institut de Recherche de l’ecole Navale/IRENav), Rapporteur
- M. Jérôme CROS (Professeur des Universités – Université Laval – Canada, Laboratoire d’Electrotechnique, Electronique de Puissance et Commande Industrielle (LEEPCI)), Examinateur
- M. Stéphane CLENET (Professeur des Universités – Arts et Métiers ParisTech (Arts et Métiers – ENSAM), Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique de Puissance (L2EP)), Examinateur
- M. Nelson SADOWSKI (Professeur des Universités – Université Fédérale de Santa Catarina, Brésil, GRUCAD/UFSC), Examinateur
- M. Yvan LEFEVRE (Chargé de recherche, CNRS, Institut National Polytechnique de Toulouse), Directeur de thèse
- M. Jean-François LLIBRE (Maître de conférences, Université Jean Jaurès – Toulouse), Co-encadrant de thèse
- M. Mohamad ARNAOUT (Maître de conférences, Lebanese International University, Beyrouth – Liban), Co-encadrant de thèse
Résumé :
L’énergie renouvelable ou les sources à zéro émission de carbone jouent un rôle de premier plan dans l’électrification mondiale. Le domaine des machines électriques fait l’objet d’une attention particulière dans le cadre de la technologie verte. Ces machines y contribuent principalement dans le contexte des applications industrielles comme des voitures électriques ou hybrides. Pour éviter les problèmes d’approvisionnement et de coût des aimants terres-rares, des recherches sont effectuées sur des machines sans aimants terres-rares. Pour ces raisons, cette thèse étudie le moteur à basé d’aimants ferrite. La topologie est celle du moteur à aimants permanents à flux axial avec concentration de flux, appelé en anglais « Spoke-Type Axial Flux Permanent Magnet » (STAFPM). L’une des principales propriétés intéressantes de ce moteur est la capacité de concentration du flux magnétique à vide dans son entrefer.
Les propriétés de ce moteur avec la présence de pièce ferromagnétiques au rotor ne sont pas aussi bien connues. La présente thèse se concentre donc sur l’étude de ses performances. Pour atteindre ce but, tout d’abord un état de l’art des approches de dimensionnement appliquées aux machines à flux radial et axial basées sur les modèles analytiques de champ magnétique est effectué. De même les états de l’art sur les tests expérimentaux des machines à pôles saillants permettant d’identifier les paramètres statiques et la modélisation 3D du champ magnétique à des fins de dimensionnement sont remis à jour. La première section est aussi partiellement consacrée à une revue de l’application de la méthode des différences finies 3D pour les machines axiales qui est un objectif principal de cette thèse.
Dans cette thèse, via un modèle analytique 1D, une comparaison des performances est faite entre un moteur mono-entrefer « STAFPM » et un moteur axial à aimants montés en surface, pris comme référence nommé en anglais « Surface Mounted Axial Flux Permanent Magnet » (SMAFPM). Cette comparaison est effectuée sur la base du couple électromagnétique. En conséquence, le nouveau prototype STAFPM est dimensionné en tenant compte de certaines contraintes magnétiques. Ce prototype prend place sur un banc d’essais. Une méthode originale de détermination des paramètres statiques du modèle électromécanique à constante localisées en anglais « lumped parameter electromechanical model » est mise au point. Cette détermination est basée sur la mesure du calcul du couple statique en fonction de la position du rotor.
Un modèle numérique 3D du champ magnétique dans le moteur STAFPM est proposé. Cet outil permet d’étudier le champ magnétique à vide ainsi que les champs de réaction de l’induit. Une méthode originale de calcul du flux magnétique dans le cadre d’une formulation en potentiel scalaire magnétique est développée. Cette méthode permet de calculer de manière très rapide les paramètres statiques du modèle électromécanique. Les paramètres calculés sont comparés aux paramètres identifiés expérimentalement.
