Contribution à la conception d'un actionneur à aimants permanents et commutation électronique destiné à l'assistance électrique de direction pour automobile PDF Download
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L'ANALYSE DU CAHIER DES CHARGES D'UN ACTIONNEUR POUR ASSISTANCE ELECTRIQUE DE DIRECTION A PROUVE LA NECESSITE D'OBTENIR UN COUPLE A FAIBLES ONDULATIONS TOUT EN RESPECTANT DES CONTRAINTES IMPORTANTES DE PRIX DE REVIENT. LA SOLUTION RETENUE EST BASEE SUR UNE MACHINE A AIMANTS SANS PIECES POLAIRES ALIMENTEE PAR DES COURANTS DE FORME RECTANGULAIRE AU MOYEN D'UN ONDULEUR DE TENSION CONTROLE EN COURANT. POUR CONCEVOIR UN TEL ACTIONNEUR, DES OUTILS DE CONCEPTION ONT ETE MIS EN UVRE. ILS CONCERNENT LE CALCUL DES GRANDEURS CARACTERISTIQUES EN FONCTION DE LA POSITION DU ROTOR, LA DETERMINATION DES DIFFERENTES CONFIGURATIONS DE BOBINAGE ET LA PRISE EN COMPTE DE LOIS DE COMMANDE DANS LA SIMULATION GLOBALE DE L'ACTIONNEUR. UN CONCEPT ORIGINAL A ETE DEGAGE POUR MINIMISER LES ONDULATIONS DE COUPLE DUES A LA MACHINE. IL CONSISTE A METTRE EN UVRE SIMULTANEMENT DES AIMANTS EN FORME DE TUILES AIMANTEES RADIALEMENT, UN NOMBRE D'ENCOCHES FRACTIONNAIRE ET UNE UTILISATION PARTIELLE DE L'ENCOCHAGE POUR LOGER LE BOBINAGE. DE PLUS, UNE TECHNIQUE DE CONTROLE DES COURANTS A ETE PROPOSE POUR MINIMISER LES ONDULATIONS DE COUPLE DUES A L'ALIMENTATION ELECTRONIQUE. LA REALISATION ET LES ESSAIS D'UNE MAQUETTE PROBATOIRE ONT PERMIS DE VALIDER CE PREMIER CONCEPT. D'AUTRE PART, LA REALISATION D'UN BANC DE SIMULATION DU SYSTEME D'ASSISTANCE ELECTRIQUE DE DIRECTION ET SON EXPLOITATION ONT PERMIS D'APPREHENDER LE COMPORTEMENT D'UN ACTIONNEUR EN SITUATION. ENFIN, UN PROTOTYPE A AIMANTS FERRITE REPONDANT AU CAHIER DES CHARGES A ETE DEFINI ET DIMENSIONNE EN PRENANT EN COMPTE LES CONTRAINTES DE FONCTIONNEMENT ET D'IMPLANTATION
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L'ANALYSE DU CAHIER DES CHARGES D'UN ACTIONNEUR POUR ASSISTANCE ELECTRIQUE DE DIRECTION A PROUVE LA NECESSITE D'OBTENIR UN COUPLE A FAIBLES ONDULATIONS TOUT EN RESPECTANT DES CONTRAINTES IMPORTANTES DE PRIX DE REVIENT. LA SOLUTION RETENUE EST BASEE SUR UNE MACHINE A AIMANTS SANS PIECES POLAIRES ALIMENTEE PAR DES COURANTS DE FORME RECTANGULAIRE AU MOYEN D'UN ONDULEUR DE TENSION CONTROLE EN COURANT. POUR CONCEVOIR UN TEL ACTIONNEUR, DES OUTILS DE CONCEPTION ONT ETE MIS EN UVRE. ILS CONCERNENT LE CALCUL DES GRANDEURS CARACTERISTIQUES EN FONCTION DE LA POSITION DU ROTOR, LA DETERMINATION DES DIFFERENTES CONFIGURATIONS DE BOBINAGE ET LA PRISE EN COMPTE DE LOIS DE COMMANDE DANS LA SIMULATION GLOBALE DE L'ACTIONNEUR. UN CONCEPT ORIGINAL A ETE DEGAGE POUR MINIMISER LES ONDULATIONS DE COUPLE DUES A LA MACHINE. IL CONSISTE A METTRE EN UVRE SIMULTANEMENT DES AIMANTS EN FORME DE TUILES AIMANTEES RADIALEMENT, UN NOMBRE D'ENCOCHES FRACTIONNAIRE ET UNE UTILISATION PARTIELLE DE L'ENCOCHAGE POUR LOGER LE BOBINAGE. DE PLUS, UNE TECHNIQUE DE CONTROLE DES COURANTS A ETE PROPOSE POUR MINIMISER LES ONDULATIONS DE COUPLE DUES A L'ALIMENTATION ELECTRONIQUE. LA REALISATION ET LES ESSAIS D'UNE MAQUETTE PROBATOIRE ONT PERMIS DE VALIDER CE PREMIER CONCEPT. D'AUTRE PART, LA REALISATION D'UN BANC DE SIMULATION DU SYSTEME D'ASSISTANCE ELECTRIQUE DE DIRECTION ET SON EXPLOITATION ONT PERMIS D'APPREHENDER LE COMPORTEMENT D'UN ACTIONNEUR EN SITUATION. ENFIN, UN PROTOTYPE A AIMANTS FERRITE REPONDANT AU CAHIER DES CHARGES A ETE DEFINI ET DIMENSIONNE EN PRENANT EN COMPTE LES CONTRAINTES DE FONCTIONNEMENT ET D'IMPLANTATION
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CE MEMOIRE TRAITE DE LA CONCEPTION DE MACHINES SYNCHRONES A AIMANTS PERMANENTS ET A COMMUTATION ELECTRONIQUE, DESTINEES A DES APPLICATIONS DANS LE SECTEUR DE LA ROBOTIQUE, EN ENTRAINEMENT DIRECT. AFIN DE REPONDRE AUX CRITERES DE COUPLE MASSIQUE ELEVEE ET FAIBLE COUT, L'AUTEUR S'EST ATTACHE A RECHERCHER UNE STRUCTURE DE MACHINE EXCITEE PAR AIMANTS FERRITES, QUI PERMETTE DE CREER DES NIVEAUX D'INDUCTION DANS L'ENTREFER COMPARABLES A CEUX ATTEINTS AVEC DES AIMANTS TERRES-RARES-COBALT. UN PROTOTYPE EST DIMENSIONNE ET SES PERFORMANCES ANALYSEES AU PLAN THEORIQUE PAR CALCUL DES CHAMPS. DEUX POINTS SONT ETUDIES PLUS PARTICULIEREMENT, A SAVOIR LA SATURATION MAGNETIQUE ET LE COMPORTEMENT THERMIQUE. LES RESULTATS SONT VALIDES SUR UN PROTOTYPE SPECIALEMENT REALISE
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CE TRAVAIL CONCERNE LES ACTIONNEURS A AIMANTS PERMANENTS ET ELECTRONIQUE INTEGREE POUR DES APPLICATIONS DE LARGE DIFFUSION COMME L'AUTOMOBILE. L'ETUDE PRESENTEE PORTE PLUS PARTICULIEREMENT SUR LES MOTEURS A AIMANTS PERMANENTS, SANS PIECES POLAIRES, ALIMENTES PAR DES COURANTS RECTANGULAIRES AU MOYEN D'UN ONDULEUR DE TENSION CONTROLE EN COURANT. IL EST MONTRE QUE CES STRUCTURES DE MOTEURS PEUVENT REPONDRE AUX EXIGENCES DES APPLICATIONS PRECEDENTES, EN MINIMISANT LE NOMBRE DE COMPOSANTS DE PUISSANCE ET DE CAPTEURS POUR SIMPLIFIER L'INTEGRATION DE L'ELECTRONIQUE. PLUSIEURS TYPES D'ALIMENTATIONS PAR ONDULEUR A NOMBRE DE COMPOSANTS REDUITS ET DE STRUCTURES DE MACHINES SONT ETUDIEES ET COMPAREES POUR DEGAGER DES CRITERES DE CHOIX SUIVANT L'APPLICATION VISEE. UNE TECHNIQUE PARTICULIERE D'AUTOPILOTAGE SANS CAPTEURS DE POSITION ROTORIQUE EST EGALEMENT PRESENTEE. UNE DEMARCHE DE CONCEPTION D'ACTIONNEURS A AIMANTS PERMANENTS ET COMMUTATION ELECTRONIQUE EST PROPOSEE ET MATERIALISEE PAR LA MISE EN PLACE D'OUTILS DE CAO. CETTE PROCEDURE PERMET DE DEFINIR LES FONCTIONNALITES DE L'ACTIONNEUR, DE PROJETER SON DIMENSIONNEMENT ET DE PROCEDER A SON EXPERIMENTATION SIMULEE AVANT DE LANCER SA REALISATION. ELLE EST AINSI APPLIQUEE A LA CONCEPTION D'UN MOTOVENTILATEUR DE REFROIDISSEMENT PRINCIPAL DONT LA REALISATION ET LES ESSAIS PERMETTENT DE VALIDER ET DE CRITIQUER LES METHODES ET LES OUTILS UTILISES POUR LA CONCEPTION ET LA SIMULATION
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Dans la première partie du mémoire, l'auteur étudie les différentes stratégies de contrôle de la machine à aimants permanents, utilisables pour parvenir à un fonctionnement à couple imposé dans une large plage de vitesse. Il propose notamment des stratégies originales basées sur les techniques d'optimisation. Dans la deuxième partie, il étudie les problèmes induits par la simplification et/ou la suppression du capteur de position du rotor de la machine en considérant la charge particulière que constitue un véhicule automobile. Il présente et analyse différentes méthodes pour résoudre ce problème sur toute la plage de vitesse y compris le démarrage. L'étude est menée essentiellement par simulation mais certains aspects du problème font l'objet de validations expérimentales sur un dispositif existant. Il précise également le domaine de validité de ces différentes méthodes ainsi que leur adéquation aux moyens disponibles pour la mise en oeuvre. Dans la dernière partie, après avoir analysé le cahier des charges correspondant à la propulsion d'un véhicule automobile électrique, l'auteur propose une méthode systématique de dimensionnement des machines à aimants devant répondre à ce cahier des charges. Cette méthode, où interviennent notamment des caractérisations de la machine par schémas magnétiques équivalents et par calcul du champ, prend aussi en compte les éléments relatifs à la commande, issus des analyses des parties précédentes. La procédure est validée sur une machine existante et plusieurs autres solutions, qui se distinguent par le nombre de pôles où la structure électromagnétique sont proposées.
Author: Li Kong Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 213
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The subject of this dissertation is the study of a pennanent magnet brushless motor and its feed.ing inverter in the application of an electric vehicle. The different systems of electric vehicles are reviewed in the first chapter. The solution retained is an in-wheel brushless motor with pennanent magnet NdFeB. The points focused in designing a brushless motor concem the minimisation of the harmonics and the temperature influences on the magnetic characteristics of the magnet NdFeB and, therefore, on the motor. In chapter 2, the magnets are divided in some blocks and are shifted up each other along the motor axis. Based on the static torque curve, the real dimensions of the magnets and the slots and the saturation effect have been taken into account in our study. In regular shifting, the best total shifting angle does not correspond to a tooth step. The irregular shifting is approved particularly efficient even in the case of3 magnet blocks. In the third chapter, the entire B(H) curves of NdFeB is described, for all temperatures, by means of the double variables Chebychev polynomial series. These expressions are integrated in the package Flux-Expert for determining the magnetic field of the machine (in 2D) by finite elements method. This motor is especially sensible to the temperature and the armature reaction does not change greatly the working point of magnet. The two stages DC AC-AC supply inverter allows to have a soft switching in the drive system and, therefore, a limited electromagnetic pollution in the vehicle. The behaviour of this inverter is simulated, in chapter 5, by means of a program adapted from the software A TOSEC. The simulation results show that themodulation frequency for the first stage of the inverter should be in the order of 20kHz for a good current regulation. The simulation is valid for a lspeed up to 75% of its maximum under the rated eurrent and the current control remains efficient when the current is shifted from the electromagnetic force by an angle and even with the presence of toothharmonies
Author: Abou Dramane Kone Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 196
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CE MEMOIRE PRESENTE UNE METHODOLOGIE DE CONCEPTION DES ACTIONNEURS ELECTRIQUES. AFIN DE RATIONALISER LE PROBLEME DU DIMENSIONNEMENT, UN FORMALISME VISANT A L'INTERPRETER DIRECTEMENT COMME UN PROBLEME D'OPTIMISATION EST PROPOSE. PUIS DES METHODES MATHEMATIQUES ADAPTEES A SA RESOLUTION SONT DEFINIES. POUR DEMONTRER LA PUISSANCE DE LA METHODOLOGIE DEVELOPPEE, UN MODELE DE DIMENSIONNEMENT DE MACHINES A AIMANTS PERMANENTS FONDE SUR UN CALCUL ANALYTIQUE DU CHAMP EST PROPOSE. CE MODELE TIENT COMPTE EN OUTRE DES ASPECTS THERMIQUES ET DES CONTRAINTES RELATIVES A L'ALIMENTATION ELECTRIQUE DE LA STRUCTURE. LA PROCEDURE EST ENFIN EXPLOITEE POUR DIMENSIONNER LA STRUCTURE MODELISEE EN CONSIDERANT UNE ALIMENTATION A FORME D'ONDE SINUSOIDALE PUIS UNE ALIMENTATION A FORME D'ONDE RECTANGULAIRE
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Dans de nombreuses applications du génie électrique, les machines à commutation mécanique constituent encore à ce jour une solution pertinente à l'implantation d'un actionneur électromécanique. Leur grande fiabilité et leur coût de fabrication relativement limité restent des avantages indéniables malgré les progrès récents de l'électronique. Ceci justifie les recherches actuelles sur ces machines. Le démarreur automobile, dispositif permettant l'entraînement du moteur thermique, doit répondre à un cahier des charges statique et dynamique exigeant. Ces travaux présentent l'étude des machines électriques mises en oeuvre dans les démarreurs. Deux méthodologies de modélisation y sont présentées. La première consiste à résoudre les équations qui régissent le comportement des circuits électriques équivalents aux différentes topologies de la machine. Elle permet de ressortir les évolutions temporelles de toutes les grandeurs électriques et magnétiques de la machine. La seconde, plus rapide, reprend la théorie de la modélisation des machines synchrones par vecteurs d'espace. Une généralisation de cette théorie à la machine à courant continu a été élaborée. Plusieurs dispositifs expérimentaux ont permis d'enrichir ces modèles et de mener une séparation des pertes sur deux appareils de la gamme des démarreurs à aimants : le FS18 et le FS20. Un nouveau principe nommé VIVA a été élaboré permettant une hausse du rendement des machines. Des validations expérimentales ont permis la vérification des modèles et la validation des concepts.
Author: Jean-Michel Vinassa
Author: Jean-Michel Vinassa
Author: Mustapha Labraga
Author: Jérôme Cros
Author: Franck Chabot
Author: Pierre Matthieu
Author: Pierre Mathieu
Author: Réfâat Mahfoudhi
Author: Li Kong
Author: Abou Dramane Kone
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