Coupled electromagnetic, acoustic and thermal-flow modelling of an induction motor of railway traction. Contribution à la modélisation multi-physique : électro-vibro-acoustique et aérothermique de machines de traction

Archive ouverte : Thèse

Fasquelle, Aurélie

Edité par HAL CCSD

Transports have been developed for the past few years. This major development has been followed by growing concern for the respect of environment. Although railway transports present high energy efficiency, they also present environmental injuries. It is then necessary to include the sustainable development from the moment of conception. It results in the consideration of numerous physical phenomena. Consequently, this PhD Thesis aims at emphasizing a conception methodology in the respect to the current will of economic and ecological optimisation. Then, a multi-physical model has been developed in order to represent electromagnetic, acoustic and thermal-flow phenomena in an enclosed induction motor of railway traction. In fact, this model is divided into several analytical interacting models. Each model represents a specific physical phenomenon. This work focuses on the thermal-flow model and the losses model, and in particular on the modelling of the iron losses. Although these models are analytical models, they both rely on numerical studies. The multi-physical model has shown to be efficient and to respect the main evolution trends thanks to comparison with experimental results and analysis of the uncertainties influence. . Le développement important ces dernières années du secteur du transport s'est accompagné d'une inquiétude accrue pour le respect de l'environnement. Bien que le transport ferroviaire présente une efficacité énergétique élevée, il n'en est pas pour autant dénué de nuisances environnementales. L'intégration du développement durable lors de la conception optimale de machines électriques devient alors indéniable. Cela impose de tenir compte simultanément d'un grand nombre de phénomènes physiques. Cette thèse a alors pour objectif de mettre en avant une méthodologie de conception en accord avec la volonté actuelle d'optimisation économique et écologique. Un modèle multi-physique a alors été développé dans le but de représenter les phénomènes électromagnétiques, vibro-acoustiques et aérothermiques dans un moteur asynchrone fermé auto-ventilé dédié à la traction ferroviaire. Ce modèle est en fait composé de plusieurs modèles, analytiques ou semi-analytiques, interagissant entre eux. Chaque modèle représente des phénomènes physiques spécifiques. Un intérêt particulier a été porté au modèle aérothermique et au modèle de pertes, notamment pour la modélisation des pertes au sein du circuit magnétique. Bien qu'ils soient tous deux analytiques, le développement de ces deux modèles a fait appel à des études numériques préalables. L'efficacité du modèle multi-physique et son respect des tendances d'évolution ont pu être mis en évidence par une comparaison avec des résultats d'essais expérimentaux sur moteur réel et par une analyse de l'influence des incertitudes.

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