Réduction des bruits et vibrations des machines synchrones par bobinage amortisseur

À propos de ce projet

Type de projet
Thèse

Thématique
Convertisseurs électriques intelligents

Statut
En cours

Année
2019

Budget

Localisation
Béthune

Technologie

Bruits ( origine magnétique) et vibrations
Eco-conception
Efficacité Energétique
Génie électrique

Contexte

Chaque année, 30 millions de nouveaux moteurs électriques sont mis en service dans le monde. Parmi eux, le moteur synchrone à aimants permanents est l’un des plus répandu car il permet d’obtenir une meilleure puissance massique que le traditionnel moteur asynchrone. Toujours associée à un système d’électronique de puissance pour son alimentation, cette machine présente toutefois l’inconvénient de générer des bruits acoustiques et des vibrations tributaires d’harmoniques provenant de l’alimentation. Ces bruits et vibrations d’origines magnétiques, sont générés par la « non-sinusoïdalité » de l’induction d’entrefer due aux harmoniques présents dans les courants d’alimentation ou encore à la saturation magnétique ou à l’excentricité.

Objectifs

L’objectif de cette thèse est de mettre en œuvre un dispositif auxiliaire intégré à une machine synchrone destiné à réduire les bruits et vibrations de la machine. Ce dispositif comprend des bobinages supplémentaires appelés bobinage amortisseur et des condensateurs. Son dimensionnement s’inscrira dans une démarche de conception visant à prendre en compte le comportement vibro-acoustique et l’efficacité énergétique de la machine tout en maîtrisant l’ajout de masse induite par l’adjonction d’un bobinage auxiliaire. Ce projet de thèse fait suite à des travaux antérieurs qui ont montré l’efficacité du système auxiliaire sur les bruits des machines asynchrones. Il associe la société EOMYS, qui développe des activités dans le domaine du conseil en bruits et vibrations.

Retombées

Les applications envisagées pour le système concernent le domaine automobile (véhicule électrique), mais également le ferroviaire, les vélos à assistance électrique, les moteurs domestiques ou encore l’industrie.

Cette thèse traite principalement de la problématique vibro acoustique des machines synchrones pour répondre aux normes liées à la sécurité et au confort, mais néanmoins d’autres aspects seront abordés :

l’efficacité énergétique : Une autre conséquence de la réduction du contenu harmonique de l’induction est la réduction des pertes fer associées. En revanche, les courants induits dans le bobinage auxiliaire génèrent des pertes joules supplémentaires et il est nécessaire de faire un bilan des pertes totales engendrées par le système pour évaluer le bilan énergétique du système. De plus, l’impact sur les pertes de l’augmentation de la fréquence de découpage (pour sortir des fréquences audibles) par le dispositif auxiliaire sera étudié.

La réduction des masses : C’est une des problématiques des systèmes embarqués. Il faudra trouver le compromis entre les émissions vibro-acoustiques, les pertes et la masse totale de la machine. Dans cette étude, il faudra prendre en compte la présence d’un système extérieur anti-harmonique (filtre LC) généralement utilisé pour réduire le bruit acoustique des machines. Il a été démontré que le système à bobinage auxiliaire était plus avantageux en termes de poids qu’un système anti-harmonique extérieur et que cet avantage augmente avec la puissance de la machine. Cependant, cet avantage pour le bobinage extérieur risque de se dégrader si on intègre la contrainte de limitation des pertes.

Porteur(s) du projet

LSEE

Partenaires