ETUDE DES MACHINES ELECTRIQUES PAR CAO

Chapitre III CAO d’un générateur synchrone à aimant permanent sous Flux 2D
Chapitre III: CAO d’un Générateur Synchrone à Aimant
Permanent sous Flux 2D
III.1 INTRODUCTION
La conception d'une machine électrique se déroule habituellement en plusieurs phases, la
première phase consiste à choisir la structure électromagnétique adéquate par le biais d'un processus
itératif et à partir des contraintes du cahier des charges. Lors de cette phase, les équations régissant
le fonctionnement de la machine sont classiques et se limitent à la description des phénomènes
principaux. Dans une deuxième phase, le concepteur s'attache à prendre en compte des phénomènes
fins volontairement délaissés lors de la première phase. Cette phase peut se faire par le biais d'une
simulation de type circuit à constantes localisées. Dans la troisième et dernière phase, la structure
choisie est modélisée finement en tenant compte des caractéristiques non-linéaires des matériaux en
présence par le biais de la méthode des éléments finis. Cette dernière phase devrait permettre de
valider les choix initiaux et conduire à un premier prototypage.
De nos jours, les concepteurs des machines électriques sont confrontés à des cahiers des
charges de plus en plus contraignants en termes de performances attendues et de temps d'exécution.
La complexité de ces derniers alourdit fortement la démarche itérative du concepteur. Par
conséquent, la recherche de la solution optimale devient presque impossible sans l'aide d'une
méthodologie automatique de conception. Nous travaillons donc dans ce chapitre à l'élaboration
d'un outil automatique de conception de machines synchrones à aimants permanents, nous
disposons d’un modèle analytique décrivant le comportement dimensionnel de la structure à aimant
permanent. Ce modèle nous permet de calculer les grandeurs principales répondant au cahier des
charges et le choix de la structure adaptée. Nous avons aussi développé un formalisme
mathématique basé sur un modèle analytique découlant de la résolution des équations de Maxwell
dans la structure par la méthode des éléments finis sous Flux 2D. Ce formalisme est ensuite utilisé
dans la construction et la résolution d’un système d’optimisation sous contraintes (programmation
non linéaire) permettant ainsi d’aboutir à un dimensionnement rationnel de la machine.
Le 21ème siècle reconnaît sans contredit l'urgence de développer davantage le domaine des
énergies renouvelables. En effet, les organismes environnementaux et les gouvernements du monde
entier sont rendus à la constatation que les sources d'énergie traditionnelles ont les désavantages
d'être épuisables ou encore d'être très polluantes et même, dans bien des cas, les deux à la fois.
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