Effet de l'angle de charge sur les harmoniques d'efforts magnétiques dans les machines synchrones à aimants permanents surfaciques

International audienceCet article étudie l'effet de l'angle de charge sur les efforts harmoniques de Maxwell (tangentiels et radiaux) et les bruits et vibrations d'origine magnétique dans deux machines synchrones à aimants permanents (MSAP) surfaciques d'architectures très différentes : une machine à 6 dents et 2 paires de pôles, à faible couple et très haute vitesse, et une autre à 120 dents et 58 paires de pôles, à fort couple et faible vitesse. Les efforts magnétiques en présence sont d'abord analysés de manière théorique. Des simulations numériques électromagnétiques et vibro-acoustiques sont ensuite réalisées à l'aide du logiciel MANATEE. Il est montré que l'angle du courant optimal permettant de minimiser les efforts et le bruit de « denture » liés à l'interaction entre pôles et encoches n'est pas identique à celui minimisant les couples pulsatoires ; de même l'angle du courant minimisant les efforts harmoniques radiaux n'est pas nécessairement celui minimisant les efforts harmoniques tangentiels. L'angle de courant minimisant le courant consommé (MTPA) n'est pas celui minimisant les vibrations d'origine magnétique : un compromis doit donc être effectué entre performances électromagnétiques et vibro-acoustiques.</div

Reduction of magnetic noise in PWM-supplied induction machines - low-noise design rules and multi-objective optimization: Reduction of electromagnetic audible acoustic noise and vibrations in electrical machines

This thesis focuses on the reduction of the audible magnetic noise radiated by induction machines due to air-gap radial Maxwell forces in variable-speed traction application (e.g. subways and light-rail vehicles). In a first part, an overview of the electrical and vibro-acoustic modelling techniques of induction machines and their associated assumptions is done. A review of the existing low magnetic noise design rules is done, and the influence of the motor and inverter design variables is discussed. Finally, the optimisation works applied to the induction machines are reported.In a second part, a fully analytical model of the vibro-acoustic and electrical behaviour of the induction machine is established. Some simulation results are validated with finite element or boundary element methods, or tests. Saturation, load and pulse-width modulation (PWM) effects are considered. In a third part, an exhaustive analytical description of the main magnetic forces is done. The exciting force harmonics are classified, and their characteristics are validated using experimental sonagrams and operational deflection shapes. On the ground on this analysis and DIVA simulations, some new low-noise design rules are inferred. The model is then coupled to an optimisation algorithm in order to design a new low-noise motor achieving specified traction characteristics. Two rotor prototypes are designed to decrease the noise of a given industrialised motor.Some tests are run on the first prototype, and up to a 15 dB decrease is observed in on-load PWM case. Furthermore, this new prototype successfully reached specified output torque without increasing iron losses neither phase current.Cette thèse porte sur la réduction du bruit audible d'origine magnétique émis par les machines asynchrones alimentées par modulation de largeur d'impulsion (MLI), et plus particulièrement par les moteurs de traction ferroviaire. Dans une première partie, une vue générale des travaux de modélisation vibro-acoustique des machines asynchrones et de leurs hypothèses est donnée. L'ensemble des règles de conception silencieuse existantes est présenté, et les effets des variables de conception du moteur et de l'onduleur sur le bruit sont rapportés, ainsi que les travaux portant sur la conception optimale des machines asynchrones.Ensuite, un modèle analytique complet du comportement vibro-acoustique et électrique du moteur est établi (DIVA). Des résultats de simulation sont présentés et validés par éléments finis, éléments frontières ou par test. La saturation, la MLI et la charge sont pris en compte dans le modèle. Enfin, une description analytique exhaustive des ondes principales de force magnétique est faite. Leurs caractéristiques (fréquence, sens de propagation, nombre de nœuds, amplitude) sont validées à l'aide de spectrogrammes et de déformées opérationnelles. A partir de cette analyse, de nouvelles règles de conception silencieuse sont établies.Le modèle est ensuite couplé à un algorithme d'optimisation afin de concevoir un nouveau moteur à faible bruit magnétique respectant les caractéristiques de traction spécifiées, et deux prototypes de rotor sont conçus.Des essais sont réalisés sur un premier prototype, et un gain de 15 dB est observé en charge et en régime MLI. Le nouveau moteur atteint le couple spécifié sans accroître les pertes ni le courant de phase

Study of the Combined Effects of the Air-Gap Transfer for Maxwell Tensor and the Tooth Mechanical Modulation in Electrical Machines

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The Maximum Entropy On The Mean Method, Noise And Sensitivity

. In this paper we address the problem of building convenient criteria to solve linear and noisy inverse problems of the form y = Ax+n. Our approach is based on the specification of constraints on the solution x through its belonging to a given convex set C. The solution is chosen as the mean of the distribution which is the closest to a reference measure ¯ on C with respect to the Kullback divergence, or cross-entropy. This is therefore called the Maximum Entropy on the Mean Method (memm). This problem is shown to be equivalent to the convex one x = arg min x F(x) submitted to y = Ax (in the noiseless case). Many classical criteria are found to be particular solutions with different reference measures ¯. But except for some measures, these primal criteria have no explicit expression. Nevertheless, taking advantage of a dual formulation of the problem, the memm enables us to compute a solution in such cases. This indicates that such criteria could hardly have been derived without the..

Probabilistic Issues In Fourier Synthesis

Contents 1 Introduction 3 2 Bayesian theory, entropy, and the Gaussian prior 4 2.1 The Bayesian theory : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 4 2.2 Entropy and maximum entropy : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 6 2.3 The Gaussian prior : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 8 3 Positivity constraint and Bayesian-type methods 10 3.1 Bayesian direct deconvolution method : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 10 3.2 Maximum entropy method : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 11 3.3 Conclusion : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 14 4 Intensity-range constrained methods 14 4.1 Introduction : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 14 4.2 Introduction to duality : : : : : : : : : : : : :

A new look at entropy for solving linear inverse problems

Abstract—Entropy-based methods are widely used for solving inverse problems, particularly when the solution is known to be positive. Here, we address linear ill-posed and noisy inverse problems of the form � � � a e � e � e � C �� � with a general convex con-straint � � � P ˆ Pˆ, P ˆ where ˆ is a convex set. Although projective methods are well adapted to this context, we study alternative methods which rely highly on some “information-based ” criteria. Our goal is to clarify the role played by entropy in this field, and to present a new point of view on entropy, using general tools and results coming from convex analysis. We present then a new and broad scheme for entropic-based inversion of linear-noisy inverse problems. This scheme was introduced by Navaza in 1985 in connection with a physical modeling for crystallographic applications, and further studied by Dacunha-Castelle and Gamboa. Important features of this paper are: i) a unified presentation of many well-known reconstruction criteria, ii) proposal of new criteria for reconstruction under various prior knowledge and with various noise statistics, iii) a description of practical inversion of data using the aforementioned criteria, and iv) a presentation of some reconstruction results

Étude de la Projection des Forces Magnétiques pour le Calcul des Vibrations dans les Machines Électriques

International audienceDe nombreux travaux récents traitent de calcul des forces magnétiques pour le calcul du bruit et des vibrations dans les machines électriques. La principale difficulté réside dans la méthodologie d'identification des ondes de forces rotatives les plus bruyantes. Les deux méthodes utilisées pour calculer les forces magnétiques sont le Principe des Travaux Virtuels (PTV) et le Tenseur de Maxwell (TM). Cette communication traite des vibrations obtenues sur une machine à aimants en surface grâce à une résolution électromagnétique Eléments Finis (EF) 2-D et une simulation mécanique harmonique EF 3-D. Les résultats de deux calculs distincts sont comparés : un cas avec le PTV, et l'autre cas basé sur le TM. En particulier, le but de ce travail est d'étudier l'effet de modulation mécanique. Cet effet a pour conséquence de filtrer les ondes rotatives de forces à cause de la nature discrète des dents du stator. Deux méthodes différentes pour tenir compte de l'effet de modulation sont comparées par rapport au PTV pour la machine étudiée. Ce travail montre qu'une des deux méthodes est plus pertinente que l'autre. Vibration, Machines électriques, Force magnétique, Magnétomécanique, Tenseur de Maxwell, Principe des travaux virtuels

Experimental Validation of a Mesh-to-Mesh Magnetic Force Projection for eNVH Simulation

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