ESTIMATION DES PERTES FER DANS LES MACHINES ELECTRIQUES.<br />MODELE D'HYSTERESIS LOSS SURFACE ET APPLICATION AUX MACHINES SYNCHRONES A AIMANTS. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

IRON LOSSES PREDICTION IN ELECTRICAL MOTORS. LOSS SURFACE HYSTERESIS MODEL AND
APPLICATION TO SYNCHRONOUS PERMANENT MAGNET MACHINES.

ESTIMATION DES PERTES FER DANS LES MACHINES ELECTRIQUES.
MODELE D'HYSTERESIS LOSS SURFACE ET APPLICATION AUX MACHINES SYNCHRONES A AIMANTS.

Résumé

Following European directives inciting electrical motors manufacturers to replace engines with
poor efficiency in the near future, a high efficiency motor design policy was committed. However,
the preliminary evaluation, in Finite Element Method (FEM) simulation, of the efficiency, and in
particular the iron losses in the machine remains a difficult problem nowadays. An iron losses a
posteriori calculation module, named « Loss Surface », for the finite element software Flux2D™
has been developed since several years. This work proposes several improvements of LS
dynamical model. A new magnetic characterization by perform inverter has permitted to increase
the frequency data for the dynamical surface LS. A new formulation of dynamic contribution
identification has also been achieved. Finally, the gains are consistent. Two different
synchronous permanent magnet motors have been tested to evaluate the LS improvements on
complex structures. The first machine is used to test the effect of induction level on iron losses
evolution and the second, the frequency impact. Two physical phenomenon are as well as
studied in order to know theirs contributions on magnetic losses : the eddy-current distribution in
the magnet bulk, and the influence of punching stress on magnetic material proprieties.
Suite aux directives européennes incitant les constructeurs de moteurs électriques à supprimer
de leur offre, les moteurs à faible rendement, une politique de conception de moteurs à haut
rendement est engagée. Toutefois, l'évaluation préalable, en simulation, de ce paramètre, et
notamment des pertes fer de la machine reste aujourd'hui un problème difficile. Dans cette
optique, depuis quelques années, un modèle, nommé « Loss Surface », de calcul a posteriori
des pertes fer sous le logiciel éléments finis Flux2D™ a été développé. Au cours de ce travail,
plusieurs améliorations sont apportées à ce modèle LS. Un nouveau banc de caractérisation à
partir d'un onduleur de tension performant a permis de prolonger en fréquence la surface
dynamique LS. Une nouvelle formulation de l'identification de la contribution dynamique, plus
simple, a également été réalisée. Au final, les gains apportés sont conséquents. Deux machines
synchrones à aimants aux caractéristiques très différentes ont ensuite été utilisées pour évaluer
les améliorations sur des structures complexes. La première machine, nous a permis de tester
l'impact du niveau d'induction sur l'évolution des pertes fer, et la seconde machine, l'influence
de la fréquence. Deux phénomènes physiques importants ont également été étudiés afin de
connaître leurs contributions aux pertes d'origine magnétique : les pertes par courants induits
dans un matériau massif tel qu'un aimant, et l'effet sur les propriétés magnétiques des contraintes
mécaniques induites par le poinçonnage du circuit magnétique.
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Dates et versions

tel-00169903 , version 1 (05-09-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00169903 , version 1

Citer

Thierry Gautreau. ESTIMATION DES PERTES FER DANS LES MACHINES ELECTRIQUES.
MODELE D'HYSTERESIS LOSS SURFACE ET APPLICATION AUX MACHINES SYNCHRONES A AIMANTS.. Energie électrique. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00169903⟩

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