Sources thermiques

Pour compléter le modèle thermique, il reste à quantier et à localiser les diérentes sources de pertes. Celles-ci constituent les sources de chaleur. Elles sont modélisées par des sources de courant (par analogie électrique-thermique) et sont connectées au n÷ud de la cellule indiquant la température moyenne (g. 1.21).

Pour cela, il faut lister et modéliser les diérentes pertes générées par la machine Synchrel.

De manière générale, les pertes mécaniques de la machine Synchrel sont né-gligeables. Les pertes fer représentent 0,6% des pertes totales [Rasid 16]. Ainsi, il existe deux sources de chaleur associées aux cellules mises pour la dent statorique et le corps du stator (en rose et rouge bordeaux, respectivement, dans la g. 1.26).

Compte tenu de la structure passive du rotor, les pertes Joule rotoriques sont nulles ce qui n'est pas le cas pour le stator bobiné. Ces pertes sont calculées en fonction de la résistance électrique de chaque phase. Elles ne doivent pas élever la température des bobines au-dessus de la valeur maximale qui peut être supportée : T_max = 100^◦C (principalement à cause de l'isolant des ls de bobinage).

Les bobines sont constituées de deux parties ; les têtes de bobines (qui sont petites en comparaison de la longueur de la machine) et la partie active placée dans les encoches. Donc, il est important de quantier les pertes Joule pour les

têtes de bobines et la partie active en fonction du volume, connaissant le volume occupé par chacune d'elles. Ainsi, il a été montré que 26% des pertes Joule sont dissipées par les têtes de bobines ; le reste étant généré dans les encoches. Il est alors nécessaire de placer deux sources de chaleur dans le modèle thermique de la machine, pour la partie active et les têtes de bobines, an de modéliser ces pertes Joule [Rasid 16].

Le schéma du modèle thermique détaillé obtenu est donné par la g. 1.30.

Température ambiante Résistance de convection

naturelle

Carter

Stator

Dent

Entrefer

Ensemble rotor

Arbre

Têtes de bobines Cavités

Flasque

Résistance axiale Résistance radiale Résistance orthoradiale Encoche

Figure 1.30 Modèle thermique détaillé de la machine Synchrel.

Dans les prochains chapitre, il sera fait référence à ce modèle thermique par

"M T D" : Modèle Thermique détaillé.

À partir de la g. 1.30, nous pouvons visualiser8n÷uds. Or ce modèle doit re-présenter le quart de la machine, alors il faut ajouter deux n÷uds supplémentaires liés aux deux autres dents. Donc le modèle thermique détaillé peut être décrit par le système d'équations 1.49 d'ordre 10.

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons présenté de manière générale la machine Synchrel, ses avantages et ses inconvénients par rapport aux autres types des machines.

Après avoir passé en revue les diérentes topologies proposées dans la littérature, une présentation de la machine Synchrel à rotor segmenté, servant d'actionneur d'embrayage dans les véhicules hybrides, a été donnée.

Les diérentes pertes et les modes de transmission de chaleur dans les ma-chines électriques ont été répertoriés. En s'appuyant sur la dénition de ces modes de transfert, plusieurs méthodes de modélisations thermiques associées aux ma-chines électriques peuvent être choisies. Nous avons utilisé la méthode à CL pour modéliser la machine Synchrel. Cette méthode repose sur le calcul des résistances thermiques correspondant à chaque mode de transfert thermique au sein des dif-férentes parties de la machine. Pour la conduction, la diculté réside dans le calcul de la conductivité thermique équivalente des milieux hétérogènes (les bobi-nages, les segments du rotor). Ce problème a été résolu par l'utilisation de modèles analytiques d'homogénéisation proposés dans des études antérieures. Quant à la convection à l'intérieur de la machine (entrefer et cavités), elle a été considérée négligeable par rapport à la conduction.

An de compléter le modèle détaillé de la machine Synchrel, deux phénomènes importants restent à analyser et à modéliser. Il s'agit de la prise en compte du transfert thermique vers l'extérieur et la considération des résistances thermiques de contact. Dans ce chapitre, nous avons esquissé l'analyse de ces phénomènes et les dicultés qu'ils présentent. Les solutions proposées dans la littérature ne sont pas toujours applicables et peuvent engendrer des erreurs par leur application, principalement, à cause de la diversité des topologies des machines électriques rencontrées.

Les prochaines chapitres ont pour objectif la présentation et l'évaluation du phénomène de convection externe autour de la machine Synchrel et de quantier les incertitudes sur les coecients d'échange thermique à l'aide des RTCs en vue de la modélisation thermique des machines électriques.

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Chapitre 2

Aspects généraux sur le transfert