Modélisation de machines électriques

Le laboratoire GeePs possède une expertise en modélisation électromagnétique. Cette expérience est mise à profit pour les machines électriques en vue de leur dimensionnement et caractérisation. Par exemple, des modèles à réseau de réluctances ont été développés pour la modélisation et le dimensionnement de machines synchrones à flux axial et à aimants permanents, voir figure ci-dessous. La non linéarité des matériaux magnétiques est ici prise en compte et la présence des réluctances verticales et horizontales dans l’entrefer permet d’obtenir les composantes normales et tangentielles du champ (et donc les efforts au sein de l’entrefer).

Machine à flux axial, modèle équivalent 2D et une partie de son réseau de réluctances

Machine à flux axial, modèle équivalent 2D et une partie de son réseau de réluctances

 

Des codes de calculs éléments finis sont spécifiquement créés (sous différents environnements, Matlab®, langage Python,…). Par exemple pour le calcul des pertes dans les bobinages des machines à réluctance variable, voir ci-dessous :

des pertes AC dans une machine à réluctance variable, conducteurs massifs à gauche et fils de Litz à droite.

Comparaison des pertes AC dans une machine à réluctance variable, conducteurs massifs à gauche et fils de Litz à droite (Moustafa Al Eit)
 

Des outils de modélisation tridimensionnelle sont aussi à disposition au sein du GeePs, comme le code Carmel 3D (collaboration avec le L2ep) permettant d’effectuer notamment des calculs en magnétostatique ou magnétodynamique.

  du stator et du rotor d’une machine à griffes.

Maillages du stator et du rotor d’une machine à griffes.

 

Pour le dimensionnement de machines électromagnétiques optimales, plusieurs phénomènes physiques doivent être désormais pris en compte. Nous nous intéressons donc au développement et à l’utilisation de modèles et d’outils mathématiques permettant l’étude de phénomènes couplés (magnétique-thermique, magnétique-mécanique,…).

Modèle nodale thermique et modes de déformations du stator d’une machine synchrone.

Modèle nodale thermique et modes de déformations du stator d’une machine synchrone (Mohamed Khanchoul).
 

En étroite collaboration avec des industriels (Leroy-Somer, Renault,…), des machines conventionnelles ou non, sont étudiées et comparées.

Machines synchroréluctante et comparaisons de machines électriques.

Machines synchroréluctante et comparaisons de machines électriques.