CALCUL ET OPTIMISATION DES MACHINES HYBRIDES À DOUBLE EXCITATION AXIALE. DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DES AIMANTS PERMANENTS

Amine Y.RABIH

L’évolution de l’électronique de puissance et de l’informatique a ouvert la voie au développement des machines à réluctance variable, qui pourraient remplacer avantageusement les machines à courant continu utilisées comme servomoteurs.

Parmi les machines à réluctance variable on cite, en particulier, les machines hybrides à double denture, excitées par aimants permanents. Elles peuvent être utilisées comme actionneurs en robotique et fonctionner en pas-à-pas.

Les performances des machines excitées par aimants permanents sont très différentes selon la structure envisagée et la façon de disposer les aimants et les associer avec le circuit magnétique. Cependant, les recherches sont orientées vers des nouvelles structures dans le but d’obtenir des performances importantes à meilleur coût.

Dans cette perspective, la société Télémécanique a déposé le brevet d’invention EP 0143029 concernant  un moteur pas-à-pas hybride dont l’une des caractéristiques est d’avoir une double excitation de façon à avoir des aimants permanents en amont et en aval de chaque entrefer, logés dans le rotor et dans le stator de sorte que leurs flux homopolaires s’ajoutent.

En collaboration avec cette société, nous avons développé au G.R.E.E.N, dans le cadre d’un contrat DDSTI, une étude complète de cette nouvelle structure afin d’en réaliser une optimisation.

Nous nous proposons dans le premier chapitre de présenter d’une manière générale les convertisseurs électromécaniques à réluctance variable.

Le chapitre II est consacré à la mise en évidence d’une méthode, souple et efficace, de calcul de champ dans les machines à réluctance variable à double denture (excitées ou non excitées) avec la prise en compte de la saturation de circuit magnétique. La validation de cette méthode est obtenue par comparaison des résultats  des obtenus par celle-ci avec les résultats obtenus pour une méthode numérique de différences finies en 2 dimensions (DIFIMEDI) .

Au chapitre III, nous calculons les ampères-tours et les aimants rotoriques et statoriques et déterminons l’énergie fournie à la machines par chaque aimant.

Dans le chapitre IV, nous présentons une étude énergétique des machines hybrides en régime saturé et nous calculons leurs performances dynamiques.

En utilisant les calculs précédents, nous proposons de les appliquer à l’optimisation des prototypes étudiés (chapitreV) . Nous déterminons les conditions de choix des aimants rotoriques dans la structure à double excitation axiale.

Enfin, dans le dernier chapitre, nous comparons les résultats expérimentaux aux résultats théoriques. Ensuite nous faisons une étude comparative des performances des deux variantes étudiées.