Modélisation par réseaux de perméances « tridimensionnels » des machines synchrones à double excitation

Présentation des réseaux de perméances 3D pour les machines à double excitation

Dans cette partie la modélisation par réseau de perméances destinée à la modélisation des machines à double excitation est développée, l’adaptation 3D de la modélisation présentée dans le chapitre précédent sera développée dans le but de faciliter son application à différentes 2 structures de machine à double excitation. Ainsi, la démarche qui suit porte sur des critères de généralisation et de simplification de la méthode des réseaux de perméances.

Les parties de modélisation similaires au cas 2D ne seront pas reprises dans cette partie. Les étapes de modélisation sont décrites dans les parties suivantes. 

Choix de la machine

Cette étape porte sur le choix de la machine à étudier, à savoir la sélection du stator et du rotor. Les différentes configurations utilisées dans le document seront présentées dans la suite. Dans le but de mettre au point une large variété de machines basée sur la combinaison de différents stators et rotors, une séparation de la modélisation de chaque partie est effectuée, sachant que la liaison entre les deux est réalisée par l’entrefer.

Génération des systèmes de matrice

Une fois le choix de la structure effectué, la démarche vers la génération des systèmes d’équations commence. La modélisation est décomposée en cinq parties ; développement du maillage initial, maillage final, numérotation des nœuds, distribution des matériaux puis calcul des réluctances. A. Maillage initial Nous décomposons la structure en un motif élémentaire en utilisant les symétries. Si on prend l’exemple du stator à bobinages concentriques, une seule dent peut être représentée et le modèle complet du stator est une répétition de ce composant élémentaire. Ce modèle représente le « maillage initial ». Il est décomposé en un ensemble de blocs disposés en fonction des principaux tubes de flux. Le choix de la discrétisation dépend de l’expérience du concepteur.

Elle introduit ainsi une fixation de la distribution des réluctances. Ensuite, nous introduisons une flexibilité de modélisation avec des paramètres de subdivision du maillage initial. La Figure 43 montre le modèle initial d’une dent ainsi que le modèle complet du stator. On note par couche la division radiale. Dans ce cas il y a quatre couches : une couche au niveau de la culasse, deux pour la partie bobinée (hauteur d’encoche) et une couche pour la zone sous les bobines. Le modèle 3D est réalisé avec une extrusion.

Dans le cas des machines à double excitation, nous choisissons de diviser la partie longitudinale en cinq parties : les deux parties extérieures représentent le flasque, les deux têtes de bobine et la partie active (plus de détail dans la deuxième partie du chapitre). Chapitre 3 Modélisation par RdP « tridimensionnels » des MSDE extrusion selon l’axe longitudinale en cinq parties longitudinales exemple machine à double excite (voir détail de machine dans la suite).

Flexibilité du maillage (maillage final)

Dans le but d’augmenter la flexibilité de génération du maillage, le modèle élémentaire précédemment présenté peut être subdivisé selon la direction orthoradiale et longitudinale. La direction radiale, étant fixe. On peut considérer cette étape comme une démarche « vers l’automatisation » des réseaux de perméances. (Par automatisation nous voulons dire réduire l’intervention du concepteur dans le modèle). Pour la subdivision orthoradiale, le nombre de division pour chaque bloc est défini indépendamment. Cette méthode laisse au concepteur la possibilité de modifier la discrétisation dans des blocs spécifiques, la Figure 45 montre un maillage avec un nombre de blocs différents entre les couches..