Etude, conception, optimisation de motorisations nautiques électriques innovantes

Study, design, optimization of innovative electric nautical motorizations

• Auteur / Autrice : Mourad Aitakkache
• Direction : Daniel Matt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 07/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Carole Hénaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Enrici, Nadhem Boubaker
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Georges Barakat, Nicolas Bernard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique en navigation

Environnement

Transports maritimes

Électrification

Mots clés libres

Étude

Conception

Optimisation

Moteur

Nautiques

Électrique

Study

Design

Optimization

Motor

Nautical

Electric

Résumé

L’électrification des moyens de mobilité est en forte croissance pour des raisons climatiques, le domaine nautique suit lui aussi ce changement pour réduire l’impact environnemental du transport maritime. Les travaux de cette thèse portent sur le développement de motorisations électriques destinés aux petits bateaux de plaisance, le choix du type de motorisation c’est porté sur une motorisation par POD et à entrainement direct pour offrir un meilleur rendement et une meilleure fiabilité. Le choix du moteur quant à lui s’est logiquement porté sur un moteur synchrone à aimants permanents déposés en surface en raison de l’application qui fonctionne sur batteries et du volume restreint alloué au moteur. Les contraintes liées à l’application tels que la très basse tension nous ont orienté à utiliser des bobinages à barres avec une barre cylindrique par encoche, en premier nous avons étudier les pertes additionnels dans ce type de bobinage et en suite deux solutions sont proposés, la première avec un bobinage par quartiers et l’autre avec un bobinage répartie classique, les deux solutions ont fait l’objet de dimensionnement et d’optimisation par éléments finis pour accroitre le rendement et les performances des deux machines. Nous avons développé une solution compacte et innovante pour la réalisation des têtes de bobines dans chaque bobinage.Afin de comparer ces deux solutions, deux moteurs équipés des deux types de bobinage ont été construit et testé dans un banc de test spécifiquement conçu dans notre laboratoire IES pour des moteurs fonctionnant dans l’eau.

The electrification of means of mobility is growing rapidly for climatic reasons, and the nautical field is also following this change to reduce the environmental impact of maritime transport. This thesis focuses on the development of electric drives for small pleasure boats, with the choice of a direct-drive POD motor for greater efficiency and reliability. The choice of motor was logically based on a surface-mounted permanent magnet synchronous motor, given the battery-powered nature of the application and the limited space available for the motor. The application's constraints, such as very low voltage, led us to use bar windings with one cylindrical bar per slot. We first studied the additional losses in this type of winding and then proposed two solutions, the first with a quarter winding and the other with a conventional distributed winding. We have developed a compact and innovative solution for the realization of the coil heads in each winding.In order to compare these two solutions, two motors equipped with both types of winding were built and tested on a test bench specifically designed in our IES laboratory for motors operating in water.