Modélisation, optimisation en vue du dimensionnement d’une nouvelle structure de démarreurs à griffes pour les véhicules « micro-hybrides »

Modeling, optimization for the design of new claw pole starter structure for ''micro-hybrid'' vehicles

• Auteur / Autrice : Sara Bazhar
• Direction : Noureddine Takorabet, Julien Fontchastagner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 12/07/2017
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche en énergie électrique de Nancy (Vandœuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Vannier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georges Barakat, Abdelmounaïm Tounzi, Nicolas Labbe, Thierry Lubin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Georges Barakat, Carole Hénaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines à réluctance

Machines à courant continu

Analyse dimensionnelle

Véhicules électriques hybrides

Automobiles -- Moteurs -- Démarreurs

Mots clés libres

Modèle hybride à reluctance

Topologie à griffes

Dimensionnement de machines électriques

Machine à courant continu série

Démarreur Stop & Start

Hybrid reluctance model

Claw pole topology

Electrical machine design

DC series machine

Stop & Start automotive starter

Résumé

Cette thèse propose une nouvelle structure de machine à courant continu pouvant être utilisée dans une application démarreur Stop-Start automobile. Une structure tridimensionnelle à griffes est proposée pour remplacer le stator à plots actuel dans le but de réduire son coût de fabrication. La structure de la machine à griffes est modélisée par un réseau de réluctances permettant la prise en compte de la saturation et de la réaction magnétique d'induit. Grâce à sa rapidité et précision, ce modèle est ensuite intégré dans un processus d’optimisation afin d'obtenir rapidement une machine optimale. Enfin, un prototype de machine à courant continu à griffes est réalisé, montrant ainsi la faisabilité de cette topologie. Par ailleurs, un modèle original combinant réseaux de réluctances et résolution de l'équation de Laplace a été développé pour lever certaines difficultés liées à la modélisation par réseau de réluctances des machines électriques tout en prenant en compte la rotation

This thesis deals with a new DC machine structure that can be used in an automotive Stop-Start starter application. A three-dimensional claw pole stator is proposed to replace the current stator in order to reduce its manufacturing cost. The claw pole machine topology is modeled by a reluctance network to take into account the saturation and the magnetic armature reaction. Thanks to its speed and precision, this model is then integrated in an optimization process to obtain an optimal machine. Finally, a prototype of a machine with DC claws is manufactured to show the feasibility of this topology. Moreover, an original model combining reluctance networks and solving the Laplace equation has been developed to overtake some difficulties related to modeling by reluctance network of electrical machines while taking into account the rotation