Dimensionnement et tenue dynamique de pièces de rotors électriques sous excitations MLI - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Design and dynamic strength of electric rotor parts under PWM dynamic excitations

Dimensionnement et tenue dynamique de pièces de rotors électriques sous excitations MLI

Résumé

Pulse Width Modulation (PWM) control of electric motors induces torque oscillations over a wide frequency range and with large amplitudes. These excitations can lead to the rupture of rotating parts. The PWM control coupled with simplified mechanical models often leads to oversizing of complex rotors. The objective of this thesis is to provide confident models describing the dynamic behavior when excited by PWM strategies. The first methodological contribution consists in a reduced order modelling strategy of the mechanical model of the rotor based on a projection basis linking the DOFs of the complete model to the rotation DOFs of the reduced model. In addition, the computation of stresses in the rotating parts during a speed-up is obtained by expanding the solution obtained from the resolution of the problem in the reduced space. The second contribution focuses on the dynamic behavior of the laminated stack. An asymptotic non-linear homogenization methodology is proposed. The equivalent elasticity moduli of the laminated stack are estimated from a series of non-linear quasi-static computations and by the prediction of the assembly preload. The results of this method are compared to experimental tests on both academic and industrial cases.
Le pilotage par Modulation de Largeur d’Impulsion (MLI) des moteurs électriques induit des oscillations de couple au niveau du rotor sur une large plage de fréquence et avec des amplitudes importantes. Ces excitations peuvent conduire à la rupture des pièces tournantes. Ce pilotage couplé à des modèles mécaniques simplifiés rend le dimensionnement des rotors complexes, ce qui mène à un surdimensionnement. L’objectif de la thèse est de maîtriser les modélisations dynamiques des rotors et de définir une méthodologie de dimensionnement sous excitation MLI. Le premier apport méthodologique concerne une méthode de réduction du modèle mécanique du rotor s’appuyant sur une base de projection liant les DDLs du modèle complet aux DDLs en rotation du modèle réduit. De plus, l’estimation des contraintes dans les pièces tournantes sur une montée en vitesse, nécessaire au dimensionnement, est obtenue par opération inverse à partir de la résolution du problème dans l’espace réduit. Le second apport se focalise sur le comportement dynamique du paquet de tôles. Une méthodologie d’homogénéisation non-linéaire asymptotique est proposée. Les modules d’élasticité équivalents de l’empilement de tôles sont estimés à partir d’un ensemble de calculs quasi-statiques non-linéaires et par la prédiction de la précharge dans l’assemblage. Les résultats issus de cette méthode sont comparés à des essais expérimentaux sur deux cas, académique et industriel.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03327762 , version 1 (27-08-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03327762 , version 1

Citer

Margaux Topenot. Dimensionnement et tenue dynamique de pièces de rotors électriques sous excitations MLI. Mécanique [physics]. Université Bourgogne Franche-Comté, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UBFCD011⟩. ⟨tel-03327762⟩
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