Etude des Machines à Réluctance Variable (MRV) et de leurs développement

Etude comparative entre les MRVC et MRVNC

Description du principe de deux types de MRV Dans la littérature accessible sur les MRV, les machines étudiées sont souvent des MRV dites ‘‘conventionnelles’’. Les bobinages sont bobinés autour de chaque dent statorique, c’est un bobinage concentrique [figure 3.1 (a)]. Par rapport au bobinage diamétral, cette structure de bobinage permet d’avoir une tête de bobine courte. Ainsi, avec le même courant d’alimentation, le bobinage concentrique produit moins de pertes Joule, de cette sorte que ce bobinage est avantageux du point de vue thermique. De plus, le bobinage concentrique nous permet d’avoir un couplage magnétique entre phases minimal. Ainsi, le flux propre d’une phase est seulement fonction du courant de la phase alimentée, ainsi que de la position du rotor. Ainsi, en fonctionnement linéaire, le couple peut être déduit directement par le taux de variation de l’inductance propre. Pour simplifier, nous avons pris deux MRV avec 6 dents statoriques et 4 dents rotoriques, comme exemple, dont les vues en coupe sont montrées sur les figure 3.1 (a) et (b). Nous pouvons remarquer dans chaque encoche statorique des deux machines, qu’il existe deux couches de bobine appartenant respectivement à deux phases différentes. La seule différence entre les deux machines est le sens d’enroulement des bobinages. Pour la MRVC, la distribution est non-périodique telle que: A+A-_B-B+_C+C-_A-A+_B+B-_C-C+ (+ : conducteur entrant, – : conducteur sortant) Tandis que pour la MRVNC, la distribution est périodique telle que [61,62]: A+A-_B+B-_C+C-_A+A-_B+B-_C+C- (+ : conducteur entrant, – : conducteur sortant) Avec ces différentes distributions des courants, nous allons aussi trouver que si seule la phase A est alimentée, les flux générés par les deux bobinages de la phase A de la MRVC circulent dans le même sens. Par contre, pour la MRVNC, les flux générés par les deux bobinages de la phase A circulent dans des sens opposés. La conséquence directe de ce phénomène est que, pour la MRVC, le flux d’une phase ne circule que dans cette phase et le flux mutuel n’existe quasiment pas. Par contre, pour la MRVNC, le flux opposé dans l’un des deux bobinages d’une phase empêche le flux de l’autre bobinage de circuler facilement dans toute la phase. Ainsi, le flux d’une phase est obligé de traverser les phases adjacentes et les flux mutuels existent. Ceci est vérifié par les calculs numériques effectués avec la méthode des éléments finis en deux dimensions (EF) 2D. Les résultats sont montrés sur la figure 3.1 (c) et (d). Nous avons remarqué que dans la MRVC, il n’y a quasiment pas de flux de la phase A qui traverse les autres phases. Par contre, dans la MRVNC, le flux de la phase A qui traverse les phases adjacentes représente approximativement la moitié du flux total de la phase A. Ainsi, nous pouvons prédire que les inductances mutuelles existent dans la MRVNC, dont les valeurs absolues représentent quasiment la moitié des inductances propres. Afin de vérifier ceci, des calculs numériques sont menés et seront détaillés dans la partie 3.1.3

Flux propres et mutuels

Le matériau magnétique pour construire les tôles statoriques et rotoriques des deux machines est du fercobalt (Fe-Co 50), dont la caractéristique B-H est illustrées sur la figure 3.2. L’induction à saturation de ce matériau est quasiment égale à 2,3 T. Par rapport aux matériaux conventionnels comme le Fe-Si, le Fe-Co 50 nous permet d’avoir des couples volumiques plus élevés. Ainsi, pour avoir les couples maximaux demandés dans le cahier des charges VSV, des densités de courant plus faibles peuvent être appliquées. Ceci rend le refroidissement de la machine plus aisé, sachant que la température ambiante pour l’application VSV est de l’ordre de 150°C. La moindre diminution des pertes Joule devient essentielle, car la marge admissible d’augmentation de la température est très étroite pour l’application VSV.