Modélisation par éléments finis, validation expérimentale et optimisation d'une machine synchrone à aimants permanents

Chambon, Jérémy (2016). Modélisation par éléments finis, validation expérimentale et optimisation d'une machine synchrone à aimants permanents. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans le cadre de cette maitrise à l’École de Technologie Supérieure de Montréal, le travail présenté traite la modélisation par éléments finis d’un moteur synchrone à aimants permanents.

Le premier objectif a été de développer le modèle du moteur électrique avec le logiciel ANSYS Maxwell en tenant compte des caractéristiques des enroulements, des matériaux et de la géométrie des pièces.

Dans un second temps, il a fallu déterminer les matériaux utilisés et le profil de magnétisation des aimants pour obtenir une forme trapézoïdale de la force contre électromotrice. Un montage expérimental utilisant une chambre thermique a permis de quantifier les pertes fer en fonction de la fréquence électrique et de la température. Un modèle thermique décrivant le comportement des aimants a été implémenté pour améliorer la précision du modèle.

Enfin, le modèle développé a pu être validé par des mesures expérimentales obtenues à l’aide d’un banc dynamométrique. Réduire la masse du moteur et optimiser ses performances électromécaniques sont les objectifs de l’entreprise Procycle. Une étude a été réalisée sur les gains en performance en modifiant le modèle : changements des matériaux, modification de la géométrie du stator, modification des enroulements etc...

Titre traduit

Finite element modeling, experimental validation and optimisation of a permanent magnet synchronous motor

Résumé traduit

During this master’s degree at the École de Technologie Supérieure in Montréal, the present work examines modeling by finite elements of a permanent magnet synchronous motor

The first objective was to develop the electric motor’s model into the Maxwell software while considering the winding’s characteristics, the materials and the pieces’ geometry.

As a second step, the magnet's materials and magnetization profile was determined to obtain a trapeze-shaped back electromotive force. A sample from a ferromagnetic material was tested in a thermal chamber and used to quantify iron loss as a function of electric frequency and temperature. Additionally, a thermal model outlining the magnets' behavior was implemented to increase the accuracy of the motor's model.

Finally, the motor's model was validated on a work bench according to experimental measures. Since Procycle enterprise's main objective is to reduce the motor's mass as well as optimizing its electromechanical performance, a sensitivity analysis was conducted. Thus, performance improvements were assessed by changing different variables such as materials, stator’s geometry, and windings.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 157-162)
Mots-clés libres:	modélisation par éléments finis, machine synchrone à aimants permanents, pertes fer, optimisation des performances électromécaniques
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Fortin Blanchette, Handy
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	06 juin 2018 14:02
Dernière modification:	31 oct. 2018 15:10
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1670

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