Thèse soutenue

Étude de machines électriques non conventionnelles pour des alternateurs industriels

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Auteur / Autrice : Alejandro Fernandez sanchez
Direction : Jean-Claude VannierJacques Saint-Michel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 06/12/2016
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : CentraleSupélec (2015-....)
Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
Jury : Président / Présidente : Georges Barakat
Examinateurs / Examinatrices : Jacques Saint-Michel, Philippe Dessante
Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Brochet, Noureddine Takorabet

Résumé

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Cette thèse s’intéresse à l’analyse de structures de machines électriques non conventionnelles destinées à la production d’électricité par des groupes électrogènes. Les topologies recherchées doivent utiliser moins de matières actives et/ou simplifier la procédure de fabrication par rapport aux machines actuelles.Une des structures est dédiée au système d’excitation de la machine. Elle possède un stator à griffes avec un bobinage toroïdal. Son dimensionnement est réalisé à l’aide d’un modèle de calcul par éléments finis en 3D, qui a été validé expérimentalement. Cette structure permet d’obtenir une réduction significative de la quantité de cuivre dans le bobinage.Les deux autres structures traitées concernent l’alternateur principal. Une machine synchro-réluctante à barrières deflux et à rotor bobiné a été proposée. L’objectif est d’augmenter la densité de couple grâce au couple de saillance. Elle est dimensionnée et comparée avec la structure conventionnelle. Ce cas met en évidence les limitations des structures proches de la structure actuelle.La dernière structure est une nouvelle topologie de machine électrique. Elle combine les caractéristiques des machines à flux axial et des machines à griffes, permettant de simplifier le système d’excitation. Une approche de modélisation originale a été développée pour l’analyse de cette topologie 3D en vue de son dimensionnement par optimisation. Le système d’excitation a un rôle important dans les performances de cette machine.Cette thèse constate aussi que l’évolution future des matériaux magnétiques pourrait tirer meilleur profit des structures non-conventionnelles avec des trajets de flux tridimensionnels.