Assas Recherche | Modélisation numérique des phénomènes aérothermiques dans les machines électriques en vue d’optimisation de leur conception : application aux machines électriques des véhicules hybrides et électriques

Modélisation numérique des phénomènes aérothermiques dans les machines électriques en vue d’optimisation de leur conception : application aux machines électriques des véhicules hybrides et électriques (Document en Français)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Ben Nachouane Ayoub

Ben Nachouane, Ayoub

Nom

Ben Nachouane

Prénom

Ayoub

Nationalité

Français

Date de soutenance : 21-03-2017

Directeur(s) de thèse : Friedrich Guy

Friedrich, Guy

Nom

Friedrich

Prénom

Guy

- Vivier Stéphane

Vivier, Stéphane

Nom

Vivier

Prénom

Stéphane

- Abdelli Abdenour

Abdelli, Abdenour

Nom

Abdelli

Prénom

Abdenour

Etablissement de soutenance : Compiègne

Compiègne

Nom

Compiègne

Ecole doctorale : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Nom

École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Informations générales

Discipline : Génie Électrique : Unité de Recherche Laboratoire d'Électromécanique de Compiègne (LEC - EA 1006)
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Machines électriques totalement fermées, Écoulement de Taylor-Couette, Transfert thermique par convection, Modèle thermique nodal, Pertes aérodynamiques, Machines électriques rapides, Validation expérimentale
Mots-clés :

Mécanique des fluides
Machines électriques - Construction
Véhicules électriques hybrides
Machines synchrones
Moteurs à aimants permanents
Thermique - Modèles mathématiques
Transfert de chaleur
Chaleur -- Convection
Modélisation CFD
Aérodynamique
Aérothermodynamique

Résumé : Implanter une machine électrique dans un véhicule hybride pose avant tout des problèmes d’encombrement. Sous-dimensionner la machine semble légitime compte tenu de l’usage qui en est fait sur véhicule. Par contre, cela suppose que les aspects thermiques soient pris en compte non seulement lors de l’utilisation, mais aussi lors de la conception de la machine. Le phénomène majeur limitant la densité de puissance massique des machines électriques est l’échauffement interne des bobines et des aimants. La modélisation thermique de la machine est complexe compte tenu de la diversité des sources de chaleur et de la coexistence de différents modes de transferts thermiques : conduction dans la matière, convection avec l’eau de refroidissement, conduction, convection et rayonnement dans l’entrefer. En termes de géométrie, si une première approche peut être réalisée en ne considérant que des flux de chaleur radiaux, la composante axiale doit nécessairement être prise en compte dès lors qu’on veut tenir compte aussi des extrémités de machine, et notamment de la chaleur produite par les roulements et les têtes de bobines. Ainsi pour pouvoir analyser pertinemment les transferts thermiques dans la machine, des méthodes numériques de type CFD ont été utilisées pour caractériser le transfert thermique par convection. La caractérisation des échanges thermiques par convection naturelle et forcée a été réalisée à l’intérieur d’une machine synchrone à aimants permanents internes (MAPI). Des relations empiriques ont été proposées afin de prendre en compte le couplage entre la thermique et l’aérodynamique dans les cavités des machines électriques totalement fermées. Afin de valider la pertinence des modèles numériques dans le cadre de ce travail, des mesures thermiques à l’aide des moyens d’essais de l’UTC ont été réalisées. Les résultats de cette étude sont utilisés pour construire des circuits thermiques équivalents qui prennent en compte les phénomènes thermiques complexes dans les machines électriques fermées utilisées dans les véhicules hybrides et électriques. Ces recommandations de conception permettront l’optimisation de l’effort investi pour le refroidissement de la machine électrique dans ses différentes phases de fonctionnement.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2017COMP2348
Type de ressource : Thèse

Fiche descriptive