Analyse des contraintes mécaniques par la méthode des éléments finis dans une machine électrique

Analysis of the mechanical stresses by the finite element method in an electric machine

• Auteur / Autrice : Chang-Hoon Jun
• Direction : Alain Nicolas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Génie électrique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEGELY - Centre de génie électrique de Lyon (Rhône ; 1992-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Transformation de Laplace

Foucault, Courants de

Machines asynchrones

Mots clés libres

Sciences appliquees

Electrotechnique, electroenergetique

Moteur electrique

Analyse contrainte

Contrainte mecanique

Methode element fini

Force centrifuge

Machine cage

Machine asynchrone

Modelisation

Rupture fatigue

Force de laplace

Electric motor

Stress analysis

Mechanical stress

Finite element method

Centrifugal force

Cage induction machine

Asynchronous machine

Modeling

Fatigue fracture

Résumé

Dans ce travail, nous avons analyse les contraintes mecaniques sur une machine electrique par la methode des elements finis (m. E. F. ) en 3 dimensions. Nous avons considere les forces de laplace et centrifuges pour les sources provoquant des contraintes mecaniques. Pour obtenir les forces de laplace dans la machine, nous avons choisi et modelise une machine asynchrone triphasee a rotor a cage d'ecureuil qui fournit une puissance faible (5,5 kw). La machine a d'abord ete modelisee a l'aide du logiciel flux2d en regime permanent pour plusieurs fonctionnements variant avec la vitesse rotorique. Les valeurs electriques et mecaniques obtenues sur la machine par la modelisation sont comparees avec celles mesures ce qui nous fournit une information sur la precision de la modelisation. Les courants de foucault et les inductions sur une barre du rotor ont ete calcules a partir des potentiels vecteur que le logiciel nous offre dans le fichier des resultats. Les forces de laplace sont obtenues par multiplication vectorielle des courants de foucault et des inductions sur chaque nud. Nous avons considere que les barres en aluminium forment la partie la plus fragile de la machine. Les contraintes sont donc analysees sur les barre. Les deplacements des nuds ont d'abord ete analyses dans le domaine de resolution a travers des resultats fournis par des programmes informatiques. Les contraintes sont calculees a partir des derivees des valeurs des deplacements elements par element. Au niveau du comportement des deplacements de la barre aux limites, nous avons considere que la barre ne peut pas deborder de l'encoche de la tole d'acier du rotor. Les conditions aux limites des surfaces peripheriques sont fixees de la facon que la barre puisse glisser de la paroi de l'encoche ou puisse se contracter dans l'encoche. Nous avons pour but de proposer des informations utiles pour une conception nouvelle et pour une estimation de la longevite de la machine a partir de l'etude de la rupture de fatigue.