Conception et réalisation d'une machine synchrone à double excitation : application à l'entraînement direct

Desing and prototype realisation of a double excited synchronous machine : electric vehicle propulsion application

• Auteur / Autrice : Daniel Fodorean
• Direction : Abdellatif Miraoui, Abdesslem Djerdir, Ioan-Adrian Viorel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Belfort-Montbéliard en cotutelle avec Université Technique de Cluj-Napoca

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aimants permanents

Véhicules électriques

Machines synchrones

Résumé

Un nombre croissant d'industriels et d'organismes de recherche tentent de trouver des solutions technologiques innovantes permettant une meilleure gestion de l'energie. Les machines synchrones à double excitation (MSDE) sont parmi les solutions les plus intéressantes qui ne cessent d'immerger dans cette perspective. Mon travail de thèse s'inscrit dans le cadre de la conception d'une MSDE destinée a l'entrainement électromécanique direct. Une MSDE a été dimensionnée, réalisée et testée. Un rapport de gain en vitesse de 3 a été atteint ce qui est bon au regard des structures du même type actuellement publiées dans la littérature. Le travail mené s'est d'abord orienté vers l'étude bibliographique de la problématique de la thèse (le vehicule électrique), le cahier des charges dimensionnant de sa motorisation et les différentes solutions envisageables pour l'entraînement direct. L'étude comparative de ces solutions nous a justifié le choix des MSDE en général et en particulier la structure proposée : MSDE de série avec la bobine auxiliaire placée au rotor. Ensuite nous avons developpé les modèles analytiques (par réseaux de reluctances) d'une part et numérique par élément fini couplé à matlab/simulink d'autre part. Ces derniers ont été utilisés avec succès. Dans un deuxième temps nous avons voulu étudier en grandeur nature la solution proposée et cela à travers la réalisation d'un prototype de MSDE. Pour des raisons économiques nous avons juste réalisé le rotor sur mesure d'un stator que nous avons recupéré d'une machine à induction dont la puissance est 5. 5kw. Les tests pratiques sont encourageants tant au niveau des paramètres physiques qu'au niveau des performances du défluxage.

The research departments from universities and industrial companies are more and more interested in finding innovated solutions for a better energy handling. In this perspective, the double excited synchronous machines (DESM) are among the most interesting and suitable solutions. My phd work deals with the designing of a desm for electric vehicle propulsion. A desm was dimensioned, realized and tested, with a 3 times speed gain obtained – which is a good result, regarding the same type of variants founded in the literature. This work is firstly oriented on the bibliographical study dealing with the electrical vehicle problem, the main demands involved by this application and different electrical machines topologies that are best responding to these tasks. A comparative study was carried out in order to justify the desm choice in general, and the proposed desm, in particular: with series double excited circuit and the auxiliary winding placed on the rotor armature. Then, an analytical design (with reluctances circuit) was developed and a numerical analyze, by finite element method coupled with matlab/simulink, was used to validate the analytical approach. These studies were successfully utilized. Secondly, the true performances of the proposed solution were revealed by experimental measurements of the desm prototype. The stator core is taken from an induction machine of 5. 5kw, while the rotor armature is adapted to fulfill our need. The experimental results are encouraging respecting the physical parameters and the flux-weakening performances.