Module 5 : Conception de Machines Électriques de Traction Automobile

Programme

• DIMENSIONNEMENT THERMIQUE DES MACHINES ÉLECTRIQUES - Durée : 1 Jour

  • Fondamentaux sur la thermique : conduction, convection et rayonnement dans les machines électriques. Calcul des pertes fer et des pertes joule, du rendement, dimensions des machines électriques et refroidissement. Refroidissement : dimensionnement des circuits de refroidissement. Corrélation entre la taille de la machine électrique et les contraintes de température.
  • Applications : dimensionnement thermique d’une machine électrique : application au dimensionnement thermique d’une machine synchrone à aimants permanents.
  • Application : projet de conception d’un prototype de machine synchrone permettant d’illustrer et de mettre en œuvre toutes les notions de conception thermique des machines électriques. La machine électrique ainsi réalisée sera utilisée dans l’ensemble des modules, ce projet servira de fil rouge tout au long de la formation.

• DIMENSIONNEMENT MAGNÉTIQUE DES MACHINES ÉLECTRIQUES - Durée : 1 Jour

  • Choix des architectures et des technologies à partir d’un cahier des charges de traction. Intégration des contraintes PRF, évolution des marchés des matières premières, des contraintes process dès la phase initiale de conception.
  • Rappels d’électrotechnique : circuits magnétiques ; production des champs magnétiques ; forces magnétiques ; induction électromagnétique ; impédances et inductances.
  • Modélisation et simulation de machines électriques à partir de circuits équivalents : approche généralisée, équations de Park. Calcul du flux et du couple des machines. Modélisation et simulation des machines électriques à partir de logiciels de calcul (Excel ou Matlab) et FEAD 2D ou 3D des champs électromagnétiques. Comparaison entre modèles et réalité avec et sans contrainte process. Identification des paramètres du modèle. Identification des paramètres critiques de conception. Méthodologie de dimensionnement et démarche de calcul d’une machine électrique.
  • Rebouclage avec le calcul des pertes thermiques des machines électriques, calcul du rendement, règles de dimensionnement des machines électriques.
  • Application : modélisation et simulation magnétique d’une machine synchrone.

• INTÉGRATION DES MACHINES ÉLECTRIQUES DANS LES AUTOMOBILES - Durée : 0.5 Jour

  • Mise évidence des technologies, des contraintes d’implantation et de conception ; des problématiques de process de fabrication, des aspects industriel et économiques via des exemples d’application sur véhicule.
  • Différentes technologies de machines électriques en fonction des applications BEV, HEV, MHEV, FHEV et PHEV.
  • Application : prise en compte des contraintes d’intégration dans la conception d’une machine synchrone.

• BOBINAGES DE MACHINES ÉLECTRIQUES - Durée : 0.5 Jour

  • Technologies des bobinages : concentré, répartis, ondulés, à pas raccourcis… ; contraintes d’implantation et de conception ; process de fabrication, aspects industriels et économiques ; exemples d’application sur véhicule.
  • Impact des bobinages sur les caractéristiques en couple et la performance des machines ; circuit électrique équivalent.
  • Application : conception du bobinage d’une machine synchrone.

• PROCESS DES COMPOSANTS DES MACHINES ÉLECTRIQUES - Durée : 0.5 Jour

  • Process des composants des machines électriques : technologies et process des rotor, des stators, des carters, des paliers, des roulements, des isolants, des imprégnations…
  • Application : prise en compte des contraintes process dans la conception d’une machine synchrone.

• APPROCHE SYSTÈME & CONTRAINTES DES ENTRAÎNEMENTS ÉLECTRIQUE - Durée : 0.5 Jour

  • Déclinaison du cahier des charges de traction. Performance stabilisé et transitoire d’un entrainement électrique. Intégration de l’électronique de puissance, de la commande, des contraintes industrielles et d’intégration, de la sûreté de fonctionnement, de la compatibilité électromagnétique, du refroidissement, des contraintes mécaniques, de la durabilité, de la qualité, de la maintenance dans la conception d’une machine électrique.
  • Application : prise en compte des contraintes système dans la conception d’une machine synchrone.

• MÉTHODOLOGIE DE CONCEPTION DES MACHINES ÉLECTRIQUES - Durée : 1 Jour

  • Mise en place d’un processus itératif de conception : prédimensionnement thermique, mécanique et magnétique en intégrant les contraintes process. Itérations des calculs magnétiques, thermiques et mécanique. Affinage du dimensionnement pour les points de fonctionnement clés de la machine par calcul itératif avec un tableur. Optimisation du dimensionnement par calcul par éléments fins en thermique et en magnétique. Convergence vers le cahier des charges performance de la machine électrique.
  • Application : application de la méthodologie à la conception d’une machine synchrone permettant d’illustrer toutes ces notions fondamentales.