An Analytical Method for Generating Determined Torque Ripple in Synchronous Machine with Interior Magnets by Harmonic Current Injection

In this paper, we present an extension for an analytical method of calculating the required amplitudes and phase angles of the injected harmonic currents, to generate a determined torque ripple for synchronous machines. With the consideration of reluctance torque in the system equations, this method is valid not only for synchronous machines with surface magnets, but also for those with interior magnets. First, we describe the machine equations as a function of the phase current and the back electromotive force. We then introduce an analytical way to calculate the reluctance torque. After combining the equations, we establish a linear system of equations. The solution of the equation system yields the amplitudes and phase angles of the harmonic currents to be injected. Finally, we validate the equations for calculating the reluctance Torque and the method to generate the determined torque ripple with several finite element method simulations. This allowed us to generate the desired torque fluctuations even for synchronous machines with interior magnets

Contribution à la modélisation analytique des actionneurs électromécaniques

Ce mémoire de synthèse dresse un bilan de mes activités de recherche réalisées au GREEN pendant ces dix dernières années. Le point d’ancrage de mes recherches concerne la modélisation analytique des actionneurs électromécaniques. L’objectif est de développer des outils rapides et efficaces pour l’analyse et le dimensionnement des actionneurs conventionnels ou supraconducteurs. Une part importante de mon travail concerne la validation expérimentale des modèles proposés.Dans le premier chapitre, je présente un résumé détaillé de mes activités pédagogiques, administratives et de recherche. Le deuxième chapitre porte sur la modélisation analytique des machines synchrones à réluctance variable prenant en compte les effets de la saturation magnétique et des harmoniques d’espace pour l’étude des régimes dynamiques et la commande. Le troisième chapitre concerne le développement de modèles analytiques en 2D et 3D des convertisseurs électromagnétiques basés sur la résolution formelle des équations de Maxwell par la méthode de séparation des variables. L’originalité des modèles concerne la prise en compte directe des effets de saillance magnétique et des effets 3D sur la distribution du champ dans l’entrefer des machines électriques. Dans le chapitre 4, je présente mes travaux sur l’étude et la conception de structures innovantes de machines et d’actionneurs mettant en œuvre des matériaux supraconducteurs. Le chapitre 5 dresse un bilan de mes activités de recherche et présente des perspectives à moyen et long terme

Modeling of a synchronous reluctance machine accounting for space harmonics in view of torque ripple minimization

International audienceThe paper deals with modeling of synchronous reluctance motor (SynRM) accounting for all phenomena responsible for torque ripple. Based on winding function approach, the proposed model consists in computing self and mutual inductances considering no sinusoidal distribution of stator windings, slotting effect and no sinusoidal reluctance variation caused by the rotor saliency. Then, optimal current waveforms are determined for each rotor position by solving a second order equation to reduce torque ripple. These currents are used within a vector control scheme. Satisfactory agreement between simulation and experimental results is obtaine