Méthodologie de dimensionne- ment dun moteur électrique pour PDF

Nous décrivons par la suite les types de charge les plus courants. 3) Sélection du moteur. Un moteur électrique doit être considéré comme une source de couple.

Méthodologie de dimensionnement dun moteur électrique pour

6 mars 2015 et à la composition des dérivées du modèle de dimensionnement. Dans un second temps nous détaillerons la modélisation du moteur électrique ...

Méthodologie de dimensionnement dun moteur électrique pour

26 janv. 2015 Inversement cette commande est liée au dimensionnement du système et en particulier à celui du moteur électrique.

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13 oct. 2014 Méthodologie de dimensionnement d'un moteur électrique pour véhicules hybrides. Optimisation conjointe des composants et de la gestion d' ...

Dimensionnement dun moteur asynchrone de grande puissance

Le troisième chapitre sera consacré au calcul des dimensions du moteur des forces magnétomotrices et des paramètres du schéma électrique équivalent

Système électronique de pilotage dun moteur électrique avec

Le document justificatif spécifique à l'opération est l'étude de dimensionnement préalable à la mise en place du système électronique de pilotage de moteurs

CONCEPTION DIMENSIONNEMENT ET COMMANDE DUN

18 janv. 2010 par un moteur électrique connecté par l'intermédiaire d'un autre embrayage

DIMENSIONNEMENT DUN RÉDUCTEUR DE VITESSE POUR UN

Petit Satellite. Couronne. DIMENSIONNEMENT D'UN RÉDUCTEUR DE VITESSE. POUR UN MOTEUR ÉLECTRIQUE. INTRODUCTION. SIMULATION. DESIGN DE L'ENGRENAGE.

dune motorisation daxe

La méthode de dimensionnement d'un moteur d'axe. Calcul du couple moteur nécessaire pour la charge seule. Calcul du couple nécessaire.

Module : Dimensionnement des systèmes industriels

Chapitre IV : Choix et dimensionnement des moteurs électriques IV.1-Puissance du moteur ; IV.2-Données catalogue et paramètres d'application

Guide technique No 7 - Dimensionnement d’un système d

10 Dimensionnement d’un système d’entraînement Guide technique No 7 n min n max Dimensionnement Réseau Convertisseur Moteur Charge 1) Véri? ez les caractéris-tiques du réseau et de la charge 2) Choisissez un moteur selon: - la capacité thermique - la plage de vitesse - le couple au maximum requis 3) Choisissez un convertis-

Le dimensionnement d’une motorisation d’axe - éduscol

dimensionnement d’un motoréducteur d’axe Cette méthode peut se représenter au moyen de l’orga-nigramme qui sans être exhaustif met en évidence les rebouclages inévitables dus aux interactions entre les composants Elle est largement inspirée du Techno-guide E [1] [2] Choisir et dimensionner un motoréducteur d’axe lors de la

# Hypothèses
Considérons un véhicule à roues qui monte un plan incliné : Considérons les caractèristiques du véhicule à roues illustré sur la figure ci-dessus : 1. m : poids en [Kg], 2. D : diamètre des roues en [m], 3. v : vitesse maximum du véhicule en [m.s?1], 4. a : accélération maximum du véhicule en [m.s?2], 5. ? : angle de la plus grande pente positive q...
# Vitesse Angulaire
Commençons par calculer la vitesse angulaire de la roue : (1)?wheel[rad.s?1]=2vD La vitesse angulaire du moteur est données par : (2)?motor[rad.s?1]=R×?wheel=R×2vD Les vitesse angulaires converties en tours par minute peuvent aisément être calculéesgrâce à cette formule: (3)?wheel[rpm]=60.vD.? (4)?motor[rpm]=R.60.vD.?
# Couple Sur l'axe Des Roues
Le couple est un peu plus technique à calculer. Le principe fondamental de la dynamiquenous donne : (5)?Fi?=m.a? Les forces agissant sur le véhicule sont la gravité et la propulsion. La forceinduite par la gravité est FGravity?=m.g?. Lorqu'elleest projeté sur l'axe de déplacement du véhicule (voire la figure ci-dessus),la force induite par la gravi...
# Couple Sur L'arbre Moteur
En considérant les caractéristiques du réducteur, l'équation devient : (10)?motor=?wheelR.?=m.D.(a+g.sin(?))2.N.R.?
# Puissance Du Moteur
La puissance produite par le moteur est donnée par le produit de la vitesse angulairepar le couple sur l'arbre moteur. Nous pouvons donc calculer la puissance minimalnécessaire du moteur : (11)Pmotor=?motor.?motor=m.v.(a+g.sin(?))N.?
# Téléchargement
Vous trouverez ci-dessous un script Matlab qui permet de calculer lescaractèristiques du moteur, ainsi qu'un lien vers un calculateur en ligne.Ces deux ressources s'appuient sur les équations présentées ci-dessus. sizing-motor.m Dimensionner un moteur en ligne

Comment dimensionner un moteur électrique ?

Le moyen le plus sûr pour s’assurer que le moteur fournit une puissance nécessaire pour le transport d’une charge est de le dimensionner. Voici la démarche à suivre pour réaliser cette tâche. L’une des options auxquelles vous pouvez recourir pour dimensionner un moteur électrique est de solliciter l’expertise d’un professionnel en dimensionnement.

Quels sont les critères de dimensionnement d’un moteur?

Concernant le dimensionnement, il faudra veiller à l’encombrement (la taille du moteur) et au type de montage (comment le moteur sera fixé dans le système). Il existe une construction adaptée à tout type d’environnement particulier (atmosphère explosive, humide, corrosive, températures élevées…)

Comment dimensionner un moteur en fonction des besoins en puissance en fin de courbe ?

Il est courant de dimensionner le moteur en fonction des besoins en puissance en fin de courbe (EOC). La courbe de performance de la pompe fournit également des courbes d’efficacité. Ces courbes d’efficacité se croisent avec les courbes de flux de tête et sont étiquetées avec des pourcentages.

Quel est le ratio de fonctionnement d'un moteur électrique?

Mon ratio est de 10.4 Les manuels d'utilisation des moteurs électrique préconisent un ratio de fonctionnement prenant en compte le rapport interne de la voiture. Par exemple pour mon moteur Hobbywing Xerun V10 G2 13.5T le ratio préconisé en fonction des voitures:

THÈSEPour obtenir le grade deDOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ DE GRENOBLESpécialité :Génie électrique

Arrêté ministériel : 7 août 2006

Présentée par

Vincent REINBOLD

Thèse dirigée parLaurent GERBAUD

et codirigée parEmmanuel VINOT préparée au seindu Laboratoire de génie électrique de Grenoble, du Laboratoire Transports et Environnement et del'École doctorale Électronique, Électrotechniques, Automatique et Traitement du Signal

Méthodologie de dimensionne-

ment d'un moteur électrique pour véhicules hybrides

Optimisation conjointe des composants et de

la gestion d'énergie

Thèse soutenue publiquement le13 Octobre 2014,

devant le jury composé de :

M. Xavier ROBOAM

Directeur de recherches, ENSEEIH, Laplace, Toulouse, Rapporteur

M. Frédéric GILLON

Maître de conférence HDR, École centrale de Lille, L2EP, Lille, Rapporteur

M. Christophe ESPANET

Professeur, FEMTO-ST, Besançon, Examinateur

M. Lauric GARBUIO

Maître de conférence, Grenoble-INP, G2eLab, Grenoble, Examinateur

M. Laurent GERBAUD

Professeur, Grenoble-INP, G2eLab, Grenoble, Directeur dethèse

M. Emmanuel VINOT

Chargé de recherches, IFSTTAR, LTE, Lyon, Co-Directeur de thèse

M. Philippe-Siad FARAH

Docteur Ingénieur, Valéo, Invité

Méthodologie de dimensionnement d"un moteur électrique pour véhicules hybrides Optimisation conjointe des composants et de la gestion d"énergie Ce projet est soutenu par la région Rhône-Alpes

Version du 9 décembre 2014

TABLE DES MATIÈRES5

Table des matières

Remerciements9

Glossaire11

Introduction générale13

I État de la recherche17

I.1 État de l"art du dimensionnement en génie électrique. . . . . . . . . . . . . . 18 I.1.1 Processus de conception. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 I.1.2 Modélisation des systèmes et de leurs composants. . . . . . . . . . . 21 I.1.3 L"optimisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 I.2 Application des méthodes de dimensionnement au véhicule hybride. . . . . . 32 I.2.1 Véhicules hybrides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 I.2.2 Moteurs synchrones à aimants permanents. . . . . . . . . . . . . . . . 37 I.3 Proposition et démarche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 I.3.1 Nécessité de prise en compte du cycle de fonctionnement. . . . . . . . 40 I.3.2 Choix du modèle de véhicule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 I.3.3 Nécessité d"intégrer une gestion optimale de l"énergie. . . . . . . . . . 41 I.3.4 Choix du modèle fin de moteur électrique. . . . . . . . . . . . . . . . 42 I.3.5 Positionnement méthodologique général. . . . . . . . . . . . . . . . . 43 II Modélisation du véhicule hybride et du moteur électrique45 II.1 Modèle d"un véhicule hybride parallèle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 II.1.1 Architecture hybride parallèle à deux embrayages. . . . . . . . . . . . 46 II.1.2 Les cycles de fonctionnement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 II.1.3 Modélisation énergétique du véhicule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 II.2 Modèle du moteur électrique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 II.2.1 Présentation générale du moteur électrique. . . . . . . . . . . . . . . 59

6TABLE DES MATIÈRES

II.2.2 Création des réseaux de réluctances du rotor et du stator. . . . . . . 65 II.2.3 Modélisation de l"entrefer pour la simulation multistatique mécanique72 II.2.4 Calcul des pertes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 II.2.5 Calcul de la tension et du couple au premier harmonique. . . . . . . 85 II.2.6 Comparaison du modèle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 II.2.7 Modélisation de l"onduleur de tension. . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 II.3 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 IIIProblème d"optimisation, méthodes et outils93 III.1 Définition du problème d"optimisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 III.1.1 Paramètres et variables d"optimisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 III.1.2 Objectif(s). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 III.1.3 Contraintes d"optimisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 III.2 Méthodes d"optimisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 III.2.1 Stratégies proposées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 III.2.2 Dimensionnement énergétique :M0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 III.2.3 Dimensionnement énergétique et géométrique :M1. . . . . . . . . . . 116 III.2.4 Dimensionnement direct :M2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 III.2.5 Synthèse des trois méthodes d"optimisation. . . . . . . . . . . . . . . 121 III.3 Architecture logicielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 III.3.1CADESetReluctool. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 III.3.2 Algorithmes utilisés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 III.3.3 Matlab en maître. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 III.3.4 Implantation des démarches d"optimisation. . . . . . . . . . . . . . . 125 III.4 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

IVRésultats d"optimisation et analyse129

IV.1 Caractéristiques du véhicule initial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 IV.1.1 Véhicule thermique de référence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 IV.1.2 Hybridation du véhicule de référence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 IV.2 Résultats d"optimisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

TABLE DES MATIÈRES7

IV.2.1 Résultats de la méthodeM0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 IV.2.2 Résultats de la méthodeM1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 IV.2.3 Résultats de la méthodeM2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 IV.2.4 Deux objectifs supplémentaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 IV.3 Analyse de sensibilité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 IV.3.1 Analyse de sensibilité des méthodes d"optimisation. . . . . . . . . . . 156 IV.3.2 Analyse de sensibilité par rapport au cycle : le cas urbain. . . . . . . 160 IV.3.3 Optimisation du véhicule pour trois cycles de fonctionnement pondérés164 IV.4 Synthèse sur les méthodes abordées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 IV.4.1 Optimisation de la gestion de l"énergie. . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 IV.4.2 Dimensionnement par optimisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 IV.5 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

Conclusion et perspectives173

Bibliographie179

A Méthode générale de calcul des sources d"ampères-tours187 B Modélisation moyenne de l"onduleur de tension191 C Représentation des contraintes de courant et de tension dumoteur élec- trique 193

D Résultats complémentaires195

Table des figures201

Remerciements

Je souhaite en premier lieu remercier mes deux encadrants, Laurent Gerbaud du La- boratoire de Génie Électrique de Grenoble (G2eLab) et Emmanuel Vinot du Laboratoire Transports et Environnement (LTE). Avant le travail de thèse, Laurent en tant que profes-

seur a beaucoup contribué à mon intérêt dans la recherche à travers sa pédagogie et nos

longues discussions. Il a ensuite été un encadrant modèle, disponible et constructif du début

à la fin de mon travail. Emmanuel, quant à lui, a été bien plus qu"un encadrant puisqu"il a

toujours été présent, au travail comme dans la vie du laboratoire et a fortement contribué

à développer mon esprit de chercheur. Aujourd"hui je suis fier d"avoir été leur élève, et très

content de travailler à leurs côtés. Je tiens également à remercier les autres membres du jury :

• M. Xavier Roboam et M. Frédéric Gillon d"avoir été les rapporteurs de ma thèse et les

cautions scientifiques de mon travail; • M. Christophe Espanet, pour m"avoir fait l"honneur de présider le jury; • M. Lauric Garbuio, pour son aide, son expertise et sa sympathie tout au long de la thèse;

• M. Philippe-Siad Farah, pour son expertise industrielle et l"intérêt qu"il a manifesté en

honorant le jury de sa présence. Je tiens ensuite à remercier tout le personnel du LTE de Lyon,et plus particulièrement l"équipe Véhicules Électriques et Hybrides, qui m"a accueilli durant plus de trois ans dans

de parfaites conditions de travail. Des remerciements particuliers à : Anaïs, Pascal, Clément,

Cédric&Cédric, Eugénie, Anne-Christine, Bruno, Romain, Rochdi, Serge, Dan. J"ai finalement passé peu de temps à Grenoble, passant en coupde vent pour quelques jours seulement (réunions de travail et concerts de reggae obligeants). Pour autant, j"ai parti- culièrement profité de cet environnement de travail, notamment en travaillant sur des aspects annexes de ma thèse. J"ai aussi profité de cette ambiance unique. Je remercie donc tous les amis du labo, en particulier Fabien, Victor et sa maison de hippies.

Je fais ici une dédicace spéciale aux copines lectrices de lathèse : Elara, Anaïs, Émeline

et Léa. Laquelle d"entre vous pourra relire mes remerciements? Vient le moment de remercier les amis de toujours, qui ont certainement contribué à beaucoup plus : Elara, Antoine (S., P., M.), Vianney, Aurélie, Hélène et Fabien. Merci à ma famille et en particulier à mes parents pour leur soutien. 11

Glossaire

Tableau1 - Notations, grandeurs et unités

NotationGrandeurunité

δcarbdébit de carburantg.s-1

δsocdiscrétisation de l"état de charge des batteries% bvrendement de la boîte de vitesses% cplrendement du coupleur% frendement de faradique% merendement du moteur électrique% redrendement du réducteur final% mecouple du moteur électriqueN.m mtcouple du moteur thermiqueN.m rcouple sur l"arbre des rouesN.m eangle électrique internerad mposition mécanique du rotorrad dflux magnétique dans l"axe directW qflux magnétique dans l"axe transverseW meangle d"autopilotage du moteur électriquerad mtvitesse de rotation du moteur thermiquerad.s-1 rvitesse de rotation des rouesrad.s-1 mevitesse de rotation du moteur électriquerad.s-1 pulsation électrique du moteur électrique et de l"onduleurrad.s-1

ALPHAinclinaison des aimants du rotorrad

C batcapacité nominale des batteriesA.h CSPconsommation spécifique du moteur thermiqueg/(kW.h-1) F fforce de frottement appliquée au véhiculeN G

APépaisseur d"entrefermm

3Shauteur d"une encochemm

4Sdimension de la culassemm

I batcourant du pack de batteriesA i dcourant d"axe directA i qcourant d"axe transverseA J

1consommation du véhicule sur un cyclel/100km

j medensité de courant électrique efficaceA.mm-2 J memoment d"inertie du moteur électriquekg.m2

12GLOSSAIRE

Tableau1 - Notations, grandeurs et unités (suite)

NotationGrandeurunité

Jmtmoment d"inertie du moteur thermiquekg.m2

J vmoment d"inertie totale du véhiculekg.m2 k bvrapports de la boîte de vitessess.u k cplrapport de réduction du coupleurs.u k redrapport de réduction du réducteurs.u L

Mlongueur des aimantsmm

AGWIDlargeur des aimantsmm

N batnombre de blocs de batteries en séries.u n cyclenombre d"échantillons temporels du cycles.u N

Enombre d"encochess.u

N parnombre de blocs de batteries en parallèles.u N

Snombre de spiress.u

Nquotesdbs_dbs13.pdfusesText_19

[PDF] Méthodologie de dimensionne- ment dun moteur électrique pour

# Hypothèses

# Vitesse Angulaire

# Couple Sur l'axe Des Roues

# Couple Sur L'arbre Moteur

# Puissance Du Moteur

# Téléchargement

Comment dimensionner un moteur électrique ?

Quels sont les critères de dimensionnement d’un moteur?

Comment dimensionner un moteur en fonction des besoins en puissance en fin de courbe ?

Quel est le ratio de fonctionnement d'un moteur électrique?

Arrêté ministériel : 7 août 2006

Présentée par

Vincent REINBOLD

Thèse dirigée parLaurent GERBAUD

Méthodologie de dimensionne-

Optimisation conjointe des composants et de

Thèse soutenue publiquement le13 Octobre 2014,

M. Xavier ROBOAM

M. Frédéric GILLON

M. Christophe ESPANET

Professeur, FEMTO-ST, Besançon, Examinateur

M. Lauric GARBUIO

M. Laurent GERBAUD

M. Emmanuel VINOT

M. Philippe-Siad FARAH

Docteur Ingénieur, Valéo, Invité

Version du 9 décembre 2014

TABLE DES MATIÈRES5

Table des matières

Remerciements9

Glossaire11

Introduction générale13

I État de la recherche17

6TABLE DES MATIÈRES

IVRésultats d"optimisation et analyse129

TABLE DES MATIÈRES7

Conclusion et perspectives173

Bibliographie179

D Résultats complémentaires195

Table des figures201

Remerciements

Glossaire

Tableau1 - Notations, grandeurs et unités

NotationGrandeurunité

δcarbdébit de carburantg.s-1

ALPHAinclinaison des aimants du rotorrad

APépaisseur d"entrefermm

3Shauteur d"une encochemm

4Sdimension de la culassemm

1consommation du véhicule sur un cyclel/100km

12GLOSSAIRE

NotationGrandeurunité

Jmtmoment d"inertie du moteur thermiquekg.m2

Mlongueur des aimantsmm

AGWIDlargeur des aimantsmm

Enombre d"encochess.u

Snombre de spiress.u