et à bobinage global
La machine à commutation de ux est une machine qui fonctionne pour une induction
élevée et donc possède des zones de saturation importantes qui peuvent être visualisées
grâce à la modélisation par éléments nis.
Nous allons étudier les cartographies d'induction ainsi que les vecteurs d'induction
pour trois cas diérents d'excitation . L'objectif est d'appréhender le plus nement possible
le fonctionnement de la machine. La Figure I.18, représente les trois congurations que
nous allons détailler, à courant négatif, nul puis positif (Jexc=[-9,0,9] A/mm2).
Figure I.18: Cartographie de l'induction en surface de la machine pour trois densités de
courant d'excitation (a) Jexc= -9 A/mm2 (b) Jexc= 0 A/mm2 (a) Jexc= 9 A/mm2
Pour chaque conguration, la cartographie de l'induction sera tracée en surface de la
machine ainsi que dans les gries suivant un plan de coupe représenté à la Figure I.19.
Ce plan permet d'observer, la localisation de la saturation dans les gries et la section de
passage du ux.
An d'observer les lignes de ux, les vecteurs de l'induction seront tracés, tout d'abord
suivant une surface plane. Le plan de coupe est déni à la Figure I.20.
Dans un second temps les vecteurs de l'induction sont tracés à la Figure I.30 dans le
plan parallèle aux gries pour voir la circulation en "3D" du ux.
3.1.1 Cas où la densité de courant d'excitation est nulle
L'échelle de valeur de l'induction est limitée à 2 T an d'obtenir en rouge toutes les
zones où les matériaux sont saturés.
A la Figure I.21, on observe des zones de saturation importantes dans la culasse pour
Jexc=0A/mm2, ce qui s'explique par le ux des aimants qui est en court-circuit dans les
gries et qui est plus important que celui qui est dirigé vers le rotor. La zone de forte
Figure I.19: Dénition du plan de coupe utilisé pour l'observation du niveau de
l'induc-tion dans les gries
Figure I.20: Plan de coupe utilisé pour représenter les vecteurs de l'induction
saturation correspond au passage du ux dans les gries que l'on peut observer à la Figure
I.22. A partir de cette constatation, on peut supposer qu'une modication de l'épaisseur
de la culasse permettrait une diminution de la saturation et donc l'augmentation du
court-circuit dans les gries dans l'optique d'annuler le ux en l'absence de courant d'excitation.
En ce qui concerne la partie "2D", les zones de saturation les plus importantes se
trouvent en haut des dents statoriques ce qui est cohérent avec les trajets de ux observés
à la Figure I.23.
3.1.2 Cas où la densité de courant d'excitation est négative
Sur la Figure I.24, nous observons une faible diérence sur les niveaux d'induction pour
les valeurs négatives du courant d'excitation par rapport à ceux observés en absence de
courant. La cartographie d'induction et du trajet de ux permettent d'expliquer l'inuence
moins importante du courant d'excitation pour des valeurs négatives.
Figure I.21: Cartographie de l'induction en surface de la machine pour Jexc= 0 A/mm2
Figure I.22: Cartographie de l'induction dans les gries de la machine pour Jexc= 0
A/mm2
un courant négatif. Le ux créé par la bobine s'ajoute à celui des aimants permanents en
court-circuit dans les dents de la culasse augmentant la saturation. La bobine d'excitation
est dans ce cas moins ecace. La partie du ux qui est vue par la bobine d'induit et qui
passe dans les dents du rotor créée par l'excitation est en opposition au ux des aimants
permanents, le ux total diminue. De plus, la saturation augmente dans le haut des dents
du stator.
Figure I.23: Vecteurs de l'induction suivant le plan de coupe présenté Figure I.20 Jexc=
0 A/mm2
Figure I.24: Cartographie de l'induction en surface de la machine pour Jexc= -9 A/mm2
du ux passe bien dans la grie.
3.1.3 Cas où la densité de courant d'excitation est positive
A Jexc=9A/mm2, les trajets de ux correspondent à ceux présentés à la Figure I.9 pour
un courant positif. Le ux créé par la bobine s'ajoute à celui des aimants permanents dans
la partie basse de la dent du stator ce qui entraine une augmentation du ux à vide et
de la saturation locale des dents du stator. Cette saturation locale peut être observée à
la Figure I.27.
Figure I.25: Cartographie de l'induction dans les gries de la machine pour Jexc= -9
A/mm2
Figure I.26: Vecteurs de l'induction suivant le plan de coupe présenté Figure I.20 Jexc=
-9 A/mm2
Pour la partie haute de la machine, le ux d'excitation s'oppose au ux d'aimant en
court-circuit dans les gries, d'où la diminution de la saturation dans la culasse.
Le sens de parcours du vecteur d'induction change avec le courant, il s'oppose alors
au passage naturel du ux des aimants, comme représenté à la Figure I.30. Lorsque le
courant est positif, le ux qui domine est celui créé par la bobine d'excitation.
Figure I.27: Cartographie de l'induction en surface de la machine pour Jexc= 9 A/mm2
Figure I.28: Cartographie de l'induction dans les gries de la machine pour Jexc= 9
A/mm2
Figure I.29: Vecteurs de l'induction suivant le plan de coupe présenté Figure I.20 Jexc=
9 A/mm2
Figure I.30: Trajet du ux représenté par les vecteurs de l'induction dans les gries ((a)
Jexc= -9 A/mm2 (b) Jexc= 0 A/mm2 (a) Jexc= 9 A/mm2
3.2 Flux dans les gries et pertes par courants de Foucault dans
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Modélisation et optimisation d'une machine synchrone à commutation de flux et à double excitation à bobinage global
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