Soutenance de thèse, Walid GUENDOUZ, 14 Déc. 2023

Conception et contrôle de machines synchrones Vernier à aimants permanents à attaque directe pour véhicules électriques

Le jeudi 14 décembre 2023  à 11h00,

Lieu : Université de Béjaia – Campus Targa Ouzemour 06000 – Bejaia

Résumé

Les véhicules électriques (VE) constituent aujourd’hui l’un des domaines de recherche les plus actifs. Cela comprend différents points allant de la conception des différents composants du véhicule, dont les batteries, jusqu’à la recherche de la gestion énergétique la plus efficace pour optimiser l’autonomie. Ces travaux visent également à accroître la fiabilité des véhicules tout en réduisant les prix. Dans ce vaste contexte, la motorisation électrique est un point clé pour répondre aux exigences d’un VE efficace. L’utilisation d’une machine à attaque directe en monomoteur constituerait une solution intéressante en termes de rendement et de fiabilité en évitant le multiplicateur de vitesse. Dans cette optique et sans augmentation excessive du volume de la machine, nous avons dimensionné et étudié un prototype de machine à réluctance Vernier à aimants à partir d’un cahier des charges bien spécifique. Les performances du prototype dimensionné ont ensuite été validées au travers d’une modélisation numérique par éléments finis en 2D. Ce dernier répond aux spécifications de l’application mais présente un faible facteur de puissance. Différentes autres configurations ont alors été investiguées tout en maintenant constant le volume de matériaux actifs et en gardant un nombre de paires de pôles proche. Deux prototypes ont été sélectionnés pour leur bon facteur de puissance bien qu’ils souffrent d’un taux d’ondulation du couple élevé. Le travail a porté alors sur une optimisation pour réduire ce dernier en ajustant des paramètres géométriques, notamment les ouvertures d’encoches, et en explorant l’utilisation de la configuration Halbach pour les aimants. Afin d’atténuer les ondulations de couple tout en améliorant la puissance massique des matériaux actives de la machine, nous avons adopté une approche proposant une structure à double stator sur la base de celle qui fournit la valeur moyenne de coule la plus élevée. En conservant le stator initial et en ajustant la quantité d’aimants, un second stator interne a été ajouté. Une étude de sensibilité a ensuite été effectuée sur l’angle de décalage entre le stator interne et externe permettant de réduire le couple de détente et les ondulations du couple. Enfin, une optimisation des ouvertures d’encoches des deux stators, ainsi que le taux d’ouverture des aimants de type Halbach a été réalisée. Cela a permis d’aboutir à une structure avec moins d’ondulations tout en maintenant une puissance massique élevée. La dernière partie des travaux a porté sur le développement d’une modélisation analytique de la machine optimisée puis l’application d’une commande vectorielle. Les performances de la structure retenue, avec la commande, ont été alors évaluées dans des conditions de conduite réelles.

Mots clés 

Véhicule électrique, machine synchrone à aimants permanents, Commande, machine vernier à aimants permanents,