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Bruit & Vibration des machines électriques pour les applications automobiles
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Contexte: Dans le cadre du développement des véhicules à zéro émission, RENAULT veut proposer une gamme élargie de véhicules électriques. Au delà des premières applications faisant appel à un développement moteur par des fournisseurs, RENAULT développe sa propre gamme de machines électriques. Ce choix vise à garantir une meilleure maîtrise des coûts de ces nouveaux organes pour une offre de véhicules plus accessible. Le service métier " Noise Vibration & Harshness " (NVH) de l'Ingénierie Mécanique a actuellement une expertise satisfaisante de la conception et la mise au point des groupes motopropulseurs thermiques. Le développement des machines électriques soulève de nouvelles problématiques liées aux excitations électromagnétiques. Objectifs: Dans l'état de l'art actuel, il est difficile d'évaluer l'impact des choix technologiques et de design des parties actives électromagnétiques sur le comportement acoustique du groupe motopropulseur. Les outils actuellement disponibles ne permettent pas le couplage entre les calculs magnétiques et les calculs NVH industriels. L'objet de cette thèse est la compréhension des phénomènes à l'origine des bruits et vibrations des machines électriques et de leurs commandes en tenant compte de la multiplicité des conditions d'usage automobile. Elle est envisagée sous deux aspects : la compréhension de l'impact des paramètres de conception du GMP sur les vibrations de celui-ci et le potentiel d'amélioration des niveaux acoustiques par les stratégies de commande électrique. Le périmètre de l'étude sera limité au groupe moto propulseur : les phénomènes de transfert vers l'habitacle et de perception sonore seront pris en compte, mais ne feront pas l'objet d'investigation approfondies. Il s'agit dans un premier temps de réaliser le couplage entre les processus de simulation électromagnétique et vibratoire pour déployer les outils indispensables à cette étude. Les modélisations NVH en éléments finis tridimensionnels doivent pour cela être revues pour assurer leur compatibilité avec les modèles électromagnétiques. Il s'agit en particulier d'effectuer le calcul et la projection des efforts radiaux au niveau de l'entrefer. Cette première étape permettra par la suite de tester les principaux paramètres de conception du GMP et déterminer leur influence sur le contenu harmonique des signaux. Les paramètres à investiguer feront l'objet d'une recherche bibliographique préalable et d'une discussion avec les bureaux d'études RENAULT pour prendre en compte les contraintes industrielles, ainsi que l'impact sur les autres prestations. Cette approche sera complétée par des investigations expérimentales. Concernant l'étage convertisseur statique de puissance qui commande la machine électrique, plusieurs stratégies de modulation suggèrent un potentiel important de réduction du bruit rayonné. Après une étude bibliographique pour déterminer les stratégies les plus adaptées, le doctorant s'attachera à évaluer par simulation le potentiel de ces méthodes et éventuellement des variantes plus adaptées. L'objectif de cette approche est au final de mettre en œuvre un démonstrateur en profitant des moyens disponibles à la Direction de la Recherche (DREAM) ou de la Direction des GMP Electriques (DGMPE) RENAULT. |
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