Academic literature on the topic 'Moteur sans balais'

Depuis une quinzaine d'années, le véhicule électrique est redevenu une problématique importante dans le domaine du génie électrique. L'objectif est maintenant de concevoir de vrais véhicules électriques exploitant notamment la grande souplesse de gestion de cette énergie. Dans cette optique, nous nous sommes intéressé au moteur-roue car il présente plusieurs avantages, en particulier de compacité de la fonction motrice. Cependant la conception d'un tel système impose de très nombreuses contraintes. Entre autres, il faut modéliser le système dans sa globalité et réaliser un compromis entre la masse du moteur et son rendement afin d'optimiser l'autonomie du système. La structure de moteur-roue retenue dans ce travail est un moteur synchrone à aimants permanents Nd-Fe-B, à structure inversée, à forces électromotrices trapézoïdales et alimenté par un onduleur de tension produisant des créneaux de courant, car cette structure présente à la fois un fort couple massique mais aussi un bon rendement. Pour dimensionner ce système, nous avons proposé une procédure originale et efficace comportant deux phases : − une optimisation de structure sur la base de modèles analytiques ; − une validation du dimensionnement optimal à l'aide d'une analyse fine par des modèles numériques. L'approche globale (batterie, convertisseur et moteur) nécessite des modèles analytiques et numériques de l'ensemble du système dans les trois domaines magnétiques, électromécaniques et thermiques. La procédure d'optimisation utilise le logiciel Pascosma, développé par le Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble, pour programmer automatiquement un logiciel de dimensionnement du moteur-roue modélisé. Les modèles ont été validés sur des moteurs de puissances 30 kW et 200 W et la méthodologie de conception a permis l'amélioration d'un moteur d'assistance au pédalage intégré dans le moyeu d'une roue de vélo, nous avons pu diminuer la masse du moteur de près de 50 % tout en améliorant son rendement de trois points.

Le travail presente porte sur le dimensionnement optimal d'un moteur sans balais, de faible puissance, a aimants permanents neodyme-fer-bore. Le moteur est alimente a courant constant. Le critere d'optimisation qui a ete retenu est d'obtenir une valeur moyenne elevee et un taux d'harmoniques faible du couple fourni par ce type de moteur synchrone autopilote. Ce choix est plus contraignant que celui du couple maximum maximorum. Il conditionne l'utilisation de ces moteurs en robotique ou en productique. Un logiciel a d'abord ete elabore. Il conduit a un design suffisamment precis des circuits magnetiques et des encoches. Deux structures ont ete optimisees en utilisant un logiciel de calcul de champs par la methode d'elements finis (flux2d). La premiere est sans pieces polaires avec des aimants colles sur le rotor. Une solution originale a aimants fortement segmentes est proposee et comparee a celle, classique, utilisant des aimants en forme de tuiles. Elle se revele nettement plus performante. La deuxieme est avec pieces polaires et concentration de flux, dans ce cadre nous suggerons de placer des aimants auxiliaires contre l'axe de la machine. Ceux-ci permettent d'augmenter sensiblement le couple. L'optimisation porte sur le nombre de paires de poles, l'ouverture et/ou l'epaisseur des aimants principaux et auxiliaires et la valeur de l'entrefer. Elle s'interesse egalement a l'influence de la reaction d'induit. Deux moyens pour reduire encore plus le couple pulsatoire sont etudies: l'inclinaison des encoches ou des aimants et l'utilisation d'un anneau magnetique adapte a la structure a aimants segmentes. La comparaison des differentes structures donne la preference a celle a aimants segmentes places dans l'entrefer avec une ouverture voisine de 0. 8. Pour avoir un couple pulsatoire d'amplitude inferieure a 1% par rapport au couple moyen, l'anneau magnetique se revele le plus performant avec une diminution faible du couple moyen.

Le premier chapitre est consacre a la comparaison de quelques structures de moteurs synchrones autopilotes avec l'etude des harmoniques de couple pour une alimentation en courant et une optimisation de l'ouverture des aimants permanents. Ce type de moteur est mis en equation en introduisant des enroulements fictifs supplementaires. Par utilisation de deux transformations de coordonnees, on se ramene a deux axes en quadrature. La comparaison des comportements du moteur pour deux couplages zig-zag et etoile serie permet d'evaluer les performances pour une alimentation en tension. Le transfert d'energie lors de la commutation des phases, dans le cas du montage zig-zag, et l'influence du temps de commutation et de la position du rotor sur l'evolution des differents courants de phase sont etudies dans le troisieme chapitre. Dans le quatrieme chapitre une technique de pilotage du moteur sans capteur de position externe est proposee, elle est basee sur les signaux internes du moteur. La detection de la position du rotor a l'arret est mise en uvre a partir des resultats du chapitre trois. Le dernier chapitre est relatif au comportement transitoire du moteur lors d'une variation du couple ou de la tension d'alimentation. Une comparaison sur le plan dynamique des deux types de moteur avec et sans capteur de position externe permet de definir un reglage optimal

Les travaux de thèse présentent une étude comparative d'actionneurs électromécaniques à course limitée régulant la position d'un obturateur dans une boucle d'air d'un moteur thermique. Les normes européennes sur la limitation des rejets polluants imposent de nouveaux besoins sur les performances dynamiques et mécaniques des actionneurs. Un état de l'art sur la boucle d'air des moteurs thermiques montre que deux topologies d'actionnements sont devenus majoritaires : l'une se compose d'un moteur à courant continu (MCC) à balais et d'une transmission de puissance par engrenage, l'autre est une machine sans balais à entraînement direct sur l'obturateur. La description de ces topologies montre une approche multiphysique utilisant la mécanique, l'électricité, le magnétisme, la thermique et l'automatique. À l'aide d'un cahier des charges, quatre architectures magnétiques de machines à entraînement direct ont été modélisées et optimisées en régime linéaire. Chaque machine est constituée d'aimants permanents au rotor et d'un circuit magnétique à dents polaires bobinées. De ces quatre machines, une d'entre elles est choisie sur le critère de la performance de couple par unité de volume en vu d'être optimiser sur le critère de la consommation minimale de l'énergie électrique. Pour jauger des résultats obtenus, la topologie MCC avec un réducteur à engrenage à deux étages de réduction est paramétrée et optimisée avec les mêmes contraintes et le même objectif. Les méthodes présentées associent les contraintes physiques et dynamiques sur le dimensionnement de l'actionneur et évoluent vers une optimisation de l'ensemble actionneur, électronique de puissance et loi de commande.

Les travaux de thèse présentent une étude comparative d'actionneurs électromécaniques à course limitée régulant la position d'un obturateur dans une boucle d'air d'un moteur thermique. Les normes européennes sur la limitation des rejets polluants imposent de nouveaux besoins sur les performances dynamiques et mécaniques des actionneurs. Un état de l’art sur la boucle d’air des moteurs thermiques montre que deux topologies d'actionnements sont devenus majoritaires : l’une se compose d’un moteur à courant continu (MCC) à balais et d’une transmission de puissance par engrenage, l’autre est une machine sans balais à entraînement direct sur l’obturateur. La description de ces topologies montre une approche multiphysique utilisant la mécanique, l’électricité, le magnétisme, la thermique et l’automatique. À l'aide d'un cahier des charges, quatre architectures magnétiques de machines à entraînement direct ont été modélisées et optimisées en régime linéaire. Chaque machine est constituée d’aimants permanents au rotor et d’un circuit magnétique à dents polaires bobinées. De ces quatre machines, une d'entre elles est choisie sur le critère de la performance de couple par unité de volume en vu d'être optimiser sur le critère de la consommation minimale de l'énergie électrique. Pour jauger des résultats obtenus, la topologie MCC avec un réducteur à engrenage à deux étages de réduction est paramétrée et optimisée avec les mêmes contraintes et le même objectif. Les méthodes présentées associent les contraintes physiques et dynamiques sur le dimensionnement de l'actionneur et évoluent vers une optimisation de l'ensemble actionneur, électronique de puissance et loi de commande
The present work deals with the development of limited motion actuators dedicated to the air flow regulation of internal combustion engines. Because of the recent European Standard applied to car manufacturers, new conceptions of internal combustion engines need a new air flow management such as the low pressure exhaust gas recirculation. According to a state of art on electromechanical actuators that manage the combustive flow, there are mainly two electric topologies for rotary movements: the first one is an indirect drive which is composed of a brushed DC motor associated with a reduction spur gear set, the second one is a direct drive with a brushless DC motor. The topologic analysis carried out in order to design these actuators is based on a multi-physics approach involving mechanical, electrical, magnetic, thermal behaviours and control laws. With requirements, four magnetic topologies have been modelized in linear behaviour and optimized to minimize the external volume. Each actuator is composed of two bipolar permanent magnets on the rotor and two polar teeth on the magnetic core. With an attractive criteria per volume unit torque for a limited stroke application, one of them is chosen to minimize the electrical energy consumption. In order to compare the results of this optimized actuator, a brushed motor and a two reduction stage gear set are modelized and optimized with the aim of minimizing the energy consumption with the same required performances. This approach associates physical and dynamical constraints on actuator designs and contributes to realize a global optimization of machine, power electronics and control law

Cette thèse propose une méthode de planification de trajectoire pour le contrôle basé sur la platitude des entraînements PMSM pour les pompes à eau des véhicules électriques. Cette approche vise principalement à garantir que le courant du moteur PMSM reste dans les limites permises grâce à un contrôle indirect basé sur la platitude, tout en conservant les avantages du contrôle en boucle unique. Une fonction de planification de trajectoire basée sur une fenêtre est utilisée pour l'entraînement PMSM dans cette méthode. La fonction de trajectoire est calculée à l'aide d'un algorithme d'optimisation prenant en compte les contraintes de dépassement de vitesse, de courant moteur et de tension de commutation. Contrairement à la planification conventionnelle de la trajectoire, qui est une fonction de second ordre, cette méthode prend en compte les limites du contrôleur tout en utilisant un contrôle basé sur la platitude en boucle unique
A trajectory planning method for flatness-based control of PMSM drives for EV water pump application is proposed in this thesis. This approach is primarily intended to ensure PMSM motor current remains within permissible limits through indirect flatness-based control while still having the advantages of one-loop control. Furthermore, the constraint on switching voltage has been taken into account in the proposed trajectory planning method to maintain the proper operation of the PMSM drive system in steady-state mode as well as during transients. A window-based trajectory planning function is used for the PMSM drive in this method. The trajectory function is generated using an optimization algorithm considering the speed overshoot, motor current, and switching voltage constraints. Unlike conventional trajectory planning, which is a second-order function, this method takes controller limits into account while using one-loop flatness-based control

ETUDE DE SCHEMAS DE MOTEURS A COMMUTATION STATIQUE PERMETTANT D'ELIMINER LES CONTRAINTES DE DI/DT ET DV/DT. ON UTILISE NOTAMMENT LA PRESENCE D'UNE TENSION MF DANS LE CIRCUIT OSCILLANT POUR OBTENIR UNE COMMUTATION NATURELLE. L'étude présentée se situe dans le cadre de la variation continue de vitesse sur de petits moteurs alternatifs polyphasés sans balais, alimentés à partir du réseau monophasé domestique. Les applications visées étant dans le domaine "grand public", la minimisation du coût du convertisseur est un critère essentiel. Après avoir rappelé quelques règles relatives à l'élaboration de structures de convertisseurs statiques, l'auteur présente une méthode originale de protection des thyristors contre les dl/dt et les dV/dt à partir de la mise en série d'un transistor avec plusieurs thyristors. Ce principe sera exploité dans la réalisation présentée au dernier chapitre. Un rapide tour d'horizon des structures susceptibles de répondre au cahier des charges est fait. Il permet de sélectionner deux structures qui sont étudiées ensuite. Une première structure constituée de deux convertisseurs élémentaires avec un étage intermédiaire alternatif constitué par un circuit oscillant parallèle est présentée. Il s'agit d'exploiter l'existence de la source de tension moyenne fréquence constituée par la tension aux bornes du condensateur du circuit oscillant, pour permettre la commutation naturelle des thyristors. L'étude théorique faite ici montre l'intérêt d'un tel principe, et incite à aller plus loin pour pouvoir porter un avis définitif. Le dernier chapitre est consacré à l'étude d'une structure apparemment classique de redresseur-hacheur-onduleur de tension sur machine asynchrone. L'originalité du montage vient d'une part de l'absence de filtrage entre le hacheur et l'onduleur, et d'autre part de l'absence quasi totale de protection passive sur les thyristors : le gain en volume, poids et coût n'en est pas négligeable. La protection des thyristors est assurée par le seul transistor présent dans la structure, grâce à une commande optimisée qui lui fait jouer un rôle essentiel dans le fonctionnement du convertisseur.

Ce memoire concerne l'utilisation des groupes a aimants permanents et commutation electronique pour le pompage photovoltaique en zone isolee. Apres definition du cahier des charges, les differentes structures d'alimentation sont presentees en relation avec les degres de liberte offerts pour l'optimisation du transfert d'energie. Puis l'auteur s'interesse particulierement a un dispositif a onduleur de courant fonctionnant en commutation naturelle. L'influence des caracteristiques propres de la machine, les lois de commande et les criteres d'adaptation pour une optimisation a un ou deux degres de liberte sont etudies par simulation. Pour le dispositif experimental, une commande numerique conviviale utilisant le langage c est developpee. Le montage est alimente par un generateur reel de 1. 5 kw ou par un simulateur programmable et entraine une pompe centrifuge debitant sur un puits de profondeur reglable. Ce systeme muni de sa commande est utilise pour valider les etudes theoriques et evaluer les lois de commande, puis pour developper une carte de commande autonome en vue d'une implantation sur site reel