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Les
membres du Jury :
Mme. Christine
PRELLE (Présidente)
M. Michel HECQUET (Rapporteur)
M. Jean-Philippe LECOINTE (Rapporteur)
M. Vincent LANFRANCHI (Directeur de thèse)
M. Frédéric DRUESNE (Directeur de thèse)
M. Pascal LARDEUR
M. Vincent LECONTE
M. Jean-Baptiste DUPONT
Résumé
de la thèse:
Dans
le contexte des moteurs électriques automobiles, les phénomènes
vibratoires d'origine magnétique soulèvent une problématique
relativement récente. L'objectif de cette thèse est la mise au point d'un modèle multi-physique
pertinent d'une machine électrique afin de réaliser quelques études
spécifiques, d'optimiser la machine et de prendre en compte la variabilité du comportement vibratoire.
La modélisation numérique s'appuie notamment sur des formulations analytiques
afin de bien maîtriser les différentes physiques. Des mesures expérimentales
sur la machine permettent une confrontation avec le modèle numérique multi-physique
et une validation des choix de modélisation. Dans ce contexte de modélisation
multi-physique, un outil de couplage est développé entre les modèles 2D
électromagnétique et 3D mécanique afin d'évaluer les comportements vibratoires d'origine électromagnétique
de la machine. Une attention particulière a été portée
à la prise en compte des forces magnétiques radiales et surtout tangentielles sur le stator de la machine électrique.
Une méthode d'optimisation, basée sur le principe d'une surface de réponse
dynamique, est appliqu ée sur le modèle électromagnétique
afin d'améliorer des paramètres de conception de la machine. Les incertitudes liées à la conception
sont souvent nombreuses, notamment dans le domaine vibratoire. A cet effet, la méthode MSP (Modal
Stability Procedure) prenant en compte la variabilité des paramètres
matériaux est proposée. La formulation MSP pour l'élément 3D hexaèdrique
est développée et appliquée au stator électrique afin d'évaluer la variabilité
des fréquences propres et des fonctions de réponse en fréquence.
Abstract
:
The
aim of this thesis is to study the vibrational behavior of magnetic
origin of an electrical machine. Its goal is to build a relevant
multi-physics model of the machine. Then use this model to perform
some specific studies and optimize the machine.
Although this study is based on a numerical model, it relies on
analytical formulations to understand the various physical phenomena.
First of all, we build a multi-physics model, and validate this
model based on experimental measurements. In this context, we have
created a coupling tool that consists to couple the 2D electromagnetic
and 3D mechanical models, in order to calculate the vibration behavior
of the machine.
This tool, contrary to most of the work in this domain, takes into
account the tangential and radial magnetic forces applied on the
machine. This tool, allow us to evaluate the vibration impact of
some complex physics phenomena. We consider an optimization method
based on the principle of the dynamic response surface. This method,
linked to the multi-physics model will be used to improve the vibration
behavior of the machine.
Uncertainties in the vibration field are often overlooked. In this
thesis we presented a method to compute vibration behavior taking
into account the uncertainties of the materials properties. This
method (Modal Stability Procedure, MSP) is based on the mechanical
assumption of the modal stability. Taking advantage of this rapid
method, the variability was evaluated on the Eigen frequencies and
the frequency response.
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