Modélisation des machines asynchones et synchrones à aimants avec prise en compte des harmoniques d'espace et de temps : application à la propulsion marine par POD

This work concerns the modeling and the design of the permanent magnets and asynchronous motors intended for POD ship propulsion. A state of the art is presented, where various topologies of motors designed for this application are approached there. The permanent magnet motor and the induction motor have been chosen for the application. For the permanent magnets motor, a finite element analysis is adopted to design and minimize the main harmonics leading to a quasi sinusoidal back EMF. A finite element model coupled to an electrical circuit allows to predict both current and torque waveforms including time harmonics knowing the voltage waveform of the inverter. The induction motor is designed in such a way to have minimum losses and pulsating torque. For this purpose, a 2D complex finite element method coupled to an electrical circuit is developed. In addition, another 2D finite element-electrical circuit model is proposed to evaluate time harmonics losses and to reconstitute the current and torque waveforms. This model allows to predict the pulsating torques. The validation and verification step is done by using a time stepping finite element software Flux2D and some available measurements (for the permanent magnets motor). The comparison of the calculations obtained by the different methods and software, as well as the available measurements is satisfactoryCe travail porte sur la modélisation et le dimensionnement des moteurs à aimants permanents et asynchrones destinés à la propulsion marine par POD. Un état de l'art est présenté, où les différentes topologies de moteurs pour ce type d'application y sont abordées. La Machine à aimants permanents et la machine asynchrone on été retenue pour notre application. Dans le cas de la machine à aimants permanents, une analyse par éléments finis est effectuée pour dimensionner la machine à aimants permanents et minimiser les principaux harmoniques de la FÉM. Un modèle éléments finis 2D en magnétostatique couplé à un modèle circuit est développé pour la prédiction des couples pulsatoires dues aux harmoniques du convertisseur. En ce qui concerne la machine asynchrone, Pour tenir compte des harmoniques d'espace et évaluer leurs pertes, un modèle électromagnétique utilisant la résolution par éléments finis 2D en magnétodynamique couplé à un modèle circuit est développé. Par ailleurs, un autre modèle basé sur le principe de couplage éléments finis- circuit électrique est développé pour tenir compte des harmoniques de temps du variateur, ce modèle permet d'évaluer à la fois les pertes dues aux harmoniques de temps, mais aussi des couples pulsatoires. Dans la phase de validation et vérification des différents calculs, nous avons utilisé l'outil Flux2D de calcul par éléments finis qui tient compte de la rotation du rotor (pas à pas dans le temps) et effectué certaines mesures (cas de la machine à aimants permanents). Les résultats des calculs obtenus par les modèles développés concordent avec ceux obtenus par la méthode temporelle (pas à pas dans le temps) et les quelques mesures dont nous disposon

Modélisation des machines asynchrones et synchrones a aimants avec prise en compte des harmoniques d'espace et de temps : application à la propulsion marine par POD

This work concerns the modeling and the design of the permanent magnets andasynchronous motors intended for POD ship propulsion. A state of the art is presented, wherevarious topologies of motors designed for this application are approached there. The permanentmagnet motor and the induction motor have been chosen for the application.For the permanent magnets motor, a finite element analysis is adopted to design andminimize the main harmonics leading to a quasi sinusoidal back EMF. A finite element modelcoupled to an electrical circuit allows to predict both current and torque waveforms includingtime harmonics knowing the voltage waveform of the inverter.The induction motor is designed in such a way to have minimum losses and pulsatingtorque. For this purpose, a 2D complex finite element method coupled to an electrical circuit isdeveloped. In addition, another 2D finite element-electrical circuit model is proposed to evaluatetime harmonics losses and to reconstitute the current and torque waveforms. This model allowsto predict the pulsating torques.The validation and verification step is done by using a time stepping finite elementsoftware Flux2D and some available measurements (for the permanent magnets motor). Thecomparison of the calculations obtained by the different methods and software, as well as theavailable measurements is satisfactory.Ce travail porte sur la modélisation et le dimensionnement des moteurs à aimantspermanents et asynchrones destinés à la propulsion marine par POD. Un état de l'art estprésenté, où les différentes topologies de moteurs pour ce type d'application y sont abordées. LaMachine à aimants permanents et la machine asynchrone on été retenue pour notre application.Dans le cas de la machine à aimants permanents, une analyse par éléments finis esteffectuée pour dimensionner la machine à aimants permanents et minimiser les principauxharmoniques de la FÉM. Un modèle éléments finis 2D en magnétostatique couplé à un modèlecircuit est développé pour la prédiction des couples pulsatoires dues aux harmoniques duconvertisseur.En ce qui concerne la machine asynchrone, Pour tenir compte des harmoniques d'espaceet évaluer leurs pertes, un modèle électromagnétique utilisant la résolution par éléments finis 2Den magnétodynamique couplé à un modèle circuit est développé. Par ailleurs, un autre modèlebasé sur le principe de couplage éléments finis- circuit électrique est développé pour tenir comptedes harmoniques de temps du variateur, ce modèle permet d'évaluer à la fois les pertes dues auxharmoniques de temps, mais aussi des couples pulsatoires.Dans la phase de validation et vérification des différents calculs, nous avons utilisé l'outilFlux2D de calcul par éléments finis qui tient compte de la rotation du rotor (pas à pas dans letemps) et effectué certaines mesures (cas de la machine à aimants permanents). Les résultats descalculs obtenus par les modèles développés concordent avec ceux obtenus par la méthodetemporelle (pas à pas dans le temps) et les quelques mesures dont nous disposons

Modelisation of induction and permanent magnets synchronous machines taking into account time a space harmonics : pOD ship propulsion application

Ce travail porte sur la modélisation et le dimensionnement des moteurs à aimants permanents et asynchrones destinés à la propulsion marine par POD. Un état de l’art est présenté, où les différentes topologies de moteurs pour ce type d’application y sont abordées. La Machine à aimants permanents et la machine asynchrone on été retenue pour notre application. Dans le cas de la machine à aimants permanents, une analyse par éléments finis est effectuée pour dimensionner la machine à aimants permanents et minimiser les principaux harmoniques de la FÉM. Un modèle éléments finis 2D en magnétostatique couplé à un modèle circuit est développé pour la prédiction des couples pulsatoires dues aux harmoniques du convertisseur. En ce qui concerne la machine asynchrone, Pour tenir compte des harmoniques d’espace et évaluer leurs pertes, un modèle électromagnétique utilisant la résolution par éléments finis 2D en magnétodynamique couplé à un modèle circuit est développé. Par ailleurs, un autre modèle basé sur le principe de couplage éléments finis- circuit électrique est développé pour tenir compte des harmoniques de temps du variateur, ce modèle permet d’évaluer à la fois les pertes dues aux harmoniques de temps, mais aussi des couples pulsatoires. Dans la phase de validation et vérification des différents calculs, nous avons utilisé l’outil Flux2D de calcul par éléments finis qui tient compte de la rotation du rotor (pas à pas dans le temps) et effectué certaines mesures (cas de la machine à aimants permanents). Les résultats des calculs obtenus par les modèles développés concordent avec ceux obtenus par la méthode temporelle (pas à pas dans le temps) et les quelques mesures dont nous disposonsThis work concerns the modeling and the design of the permanent magnets and asynchronous motors intended for POD ship propulsion. A state of the art is presented, where various topologies of motors designed for this application are approached there. The permanent magnet motor and the induction motor have been chosen for the application. For the permanent magnets motor, a finite element analysis is adopted to design and minimize the main harmonics leading to a quasi sinusoidal back EMF. A finite element model coupled to an electrical circuit allows to predict both current and torque waveforms including time harmonics knowing the voltage waveform of the inverter. The induction motor is designed in such a way to have minimum losses and pulsating torque. For this purpose, a 2D complex finite element method coupled to an electrical circuit is developed. In addition, another 2D finite element-electrical circuit model is proposed to evaluate time harmonics losses and to reconstitute the current and torque waveforms. This model allows to predict the pulsating torques. The validation and verification step is done by using a time stepping finite element software Flux2D and some available measurements (for the permanent magnets motor). The comparison of the calculations obtained by the different methods and software, as well as the available measurements is satisfactor

Modélisation des machines asynchones et synchrones à aimants avec prise en compte des harmoniques d'espace et de temps (application à la propulsion marine par POD)

Ce travail porte sur la modélisation et le dimensionnement des moteurs à aimants permanents et asynchrones destinés à la propulsion marine par POD. Un état de l art est présenté, où les différentes topologies de moteurs pour ce type d application y sont abordées. La Machine à aimants permanents et la machine asynchrone on été retenue pour notre application. Dans le cas de la machine à aimants permanents, une analyse par éléments finis est effectuée pour dimensionner la machine à aimants permanents et minimiser les principaux harmoniques de la FÉM. Un modèle éléments finis 2D en magnétostatique couplé à un modèle circuit est développé pour la prédiction des couples pulsatoires dues aux harmoniques du convertisseur. En ce qui concerne la machine asynchrone, Pour tenir compte des harmoniques d espace et évaluer leurs pertes, un modèle électromagnétique utilisant la résolution par éléments finis 2D en magnétodynamique couplé à un modèle circuit est développé. Par ailleurs, un autre modèle basé sur le principe de couplage éléments finis- circuit électrique est développé pour tenir compte des harmoniques de temps du variateur, ce modèle permet d évaluer à la fois les pertes dues aux harmoniques de temps, mais aussi des couples pulsatoires. Dans la phase de validation et vérification des différents calculs, nous avons utilisé l outil Flux2D de calcul par éléments finis qui tient compte de la rotation du rotor (pas à pas dans le temps) et effectué certaines mesures (cas de la machine à aimants permanents). Les résultats des calculs obtenus par les modèles développés concordent avec ceux obtenus par la méthode temporelle (pas à pas dans le temps) et les quelques mesures dont nous disposonsThis work concerns the modeling and the design of the permanent magnets and asynchronous motors intended for POD ship propulsion. A state of the art is presented, where various topologies of motors designed for this application are approached there. The permanent magnet motor and the induction motor have been chosen for the application. For the permanent magnets motor, a finite element analysis is adopted to design and minimize the main harmonics leading to a quasi sinusoidal back EMF. A finite element model coupled to an electrical circuit allows to predict both current and torque waveforms including time harmonics knowing the voltage waveform of the inverter. The induction motor is designed in such a way to have minimum losses and pulsating torque. For this purpose, a 2D complex finite element method coupled to an electrical circuit is developed. In addition, another 2D finite element-electrical circuit model is proposed to evaluate time harmonics losses and to reconstitute the current and torque waveforms. This model allows to predict the pulsating torques. The validation and verification step is done by using a time stepping finite element software Flux2D and some available measurements (for the permanent magnets motor). The comparison of the calculations obtained by the different methods and software, as well as the available measurements is satisfactoryNANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF

New model of radial force determination in bearingless motor

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