|
Les
membres du Jury :
Michel HECQUET,
Professeur, Ecole Centrale de Lille, Rapporteur
Jean-François BRUDNY, Professeur, Université d'Artois, Rapporteur
Jérôme ANTONI, Professeur, INSA de Lyon, Examinateur
Afef LEBOUC, Directeur de Recherche, LEG CNRS, Examinateur
Mabrouk BEN TAHAR, Professeur, UTC, Examinateur
Vincent LANFRANCHI, Maître de Conférence, UTC, Directeur
de Thèse
Guy FRIEDRICH, Professeur, UTC, Directeur de Thèse
Louis HUMBERT, RENAULT, Encadrant
Résumé
de la thèse:
Cette
étude s’intéresse au comportement vibro-acoustique des machines
électriques dédiées à la traction automobile. Dans la littérature,
l’étude vibro-acoustique des machines électriques repose généralement
sur des formulations analytiques permettant de prédire, à la fois
les forces magnétiques radiales d’entrefer à l’origine des déformations
du stator, et les propriétés de mise en vibrations et de rayonnement
acoustique de celui-ci.
La présente contribution s’appuie aussi, dans une première partie,
sur un certain nombre de développements analytiques, permettant
de comprendre les propriétés des forces magnétiques et du comportement
vibro-acoustique d’un stator. Dans un second temps, on utilise cependant
des outils numériques de type éléments finis afin d’investiguer
plus profondément les caractéristiques des différentes physiques
et de leurs couplages. L’impact vibratoire des différentes composantes
de l’excitation magnétique, radiales et tangentielles, au stator
et au rotor et en fonction du point de fonctionnement sont par exemple
clairement établies.
On présente une méthodologie permettant de coupler des modèles éléments
finis de type 2D magnétique et 3D structure afin de calculer précisément,
et compte tenu des différentes voies de passages, les niveaux de
vibrations d’origine magnétique d’une structure complexe de groupe
moto-propulseur (structure comprenant une machine électrique synchrone
à rotor bobinée, un réducteur et différents carters). Cette chaine
de calcul couplée, validée expérimentalement sur une montée en régime
complète, permettra de dépasser les limitations d’une modélisation
analytique traditionnelle et mettra en évidence un certain nombre
de phénomènes originaux.
Cet outil numérique nous permettra d’investiguer l’impact vibro-acoustique
d’un certain nombre de phénomènes physiques complexes comme les
excentricités rotoriques, les harmoniques de courants, la composante
tangentielle des efforts magnétiques et les vibrations rotoriques.
L’étude de ces phénomènes mettra en évidence les variations de comportement
vibro-acoustique entre un modèle parfait de machine simple, tel
que généralement considéré dans les modélisations analytiques, et
le comportement d’une structure complexe réelle.
On propose finalement grâce à cet outil, un certain nombre d’optimisations
du plan de tôles magnétique de la machine électrique permettant
de réduire les niveaux vibro-acoustique du groupe moto-propulseur.
Ces optimisations, validées expérimentalement pour certaines d’entres
elles, permettent d’établir qu’il existe des géométries permettant
de réduire considérablement les niveaux acoustiques sans impacter
les performances électrotechniques de la machine.
|