Etude par éléments finis d'une machine à double saillance a aimants permanents (DSPM)

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l'étude, l'optimisation et la réalisation d'une transmission magnétique concentrique. Nous nous sommes posé beaucoup de questions sur la possibilité de remplacer l'engrenage mécanique par un engrenage magnétique, parmi elles : estce que la formule de WILLIS est valable pour l'engrenage magnétique et est-ce que les engrenages magnétiques ont des performances intéressantes ? Afin d'y répondre, il nous a semblé nécessaire de mener dans un premier temps une étude complète sur les engrenages mécaniques. On a donc examiné le fonctionnement et le dimensionnement des trains épicycloïdaux mécaniques. La cinématique de ce train fait appel à la formule de Willis que l'on a écrite pour différents modes de fonctionnement. La partie la plus importante de notre projet de fin d'études a concerné donc l'étude de l'engrenage magnétique concentrique. Un état de l'art le concernant a été dressé et différentes topologies ont été présentées. Parmi les structures existantes, nous avons choisi d'étudier la topologie à flux radial avec aimants permanents montés en surface. L'étude des harmoniques d'espace de l'induction d'entrefer a montré que l'équation de WILLIS de l'engrenage mécanique est également valable pour le cas du magnétique donc ce dernier peut fonctionner de la même manière. Ainsi, on peut obtenir tous les modes de fonctionnement et les équations comme pour les engrenages mécaniques. Une étude paramétrique a montré qu'il existe un couple maximal. Nous avons donné les règles qui permettent d'obtenir un couple maximal à la sortie (Couple exercé sur le rotor externe). En utilisant le logiciel FEMM et le langage LUA ça nous a permis de faire des calculs qui sont difficiles à réaliser analytiquement, ces outils d'analyse nous ont aidé à obtenir des résultats plus précis. Dans la plupart des domaines d'applications des engrenages actuelle, il est impératif d'assurer une transmission garantie sans pertes de puissance. En effet les engrenages magnétiques sont connus pour leurs rendements qui sont très élevés, ils assurent aussi une sécurité tout autant pour l'environnement que pour le facteur humain. C'est pourquoi de plus en plus les accouplements magnétiques sont utilisés afin de répondre de façon optimale aux exigences du monde actuel. Avec ce genre d'accouplements, la transmission de forts couples est parfaitement réalisée, et ça, sans aucune usure.