Note ABES Conception et contrôle de machines synchrones Vernier à aimants permanents à attaque directe pour véhicules électriques Design and control of direct driven Vernier synchronous machines with permanent magnets for electric vehicles Véhicule électrique Machine synchrone à aimants permanents Commande Machine vernier à aimants permanents Electric vehicle Synchronous machine permanent magnets Control Permanent Magnet Vernier Machine Automobiles électriques Moteurs -- Systèmes de commande Moteurs à aimants permanents Machines à réluctance Les véhicules électriques (VE) constituent aujourd'hui l'un des domaines de recherche les plus actifs. Cela comprend différents points allant de la conception des différents composants du véhicule, dont les batteries, jusqu'à la recherche de la gestion énergétique la plus efficace pour optimiser l'autonomie. Ces travaux visent également à accroître la fiabilité des véhicules tout en réduisant les prix. Dans ce vaste contexte, la motorisation électrique est un point clé pour répondre aux exigences d'un VE efficace. L'utilisation d'une machine à attaque directe en monomoteur constituerait une solution intéressante en termes de rendement et de fiabilité en évitant le multiplicateur de vitesse.Dans cette optique et sans augmentation excessive du volume de la machine, nous avons dimensionné et étudié un prototype de machine à réluctance Vernier à aimants à partir d'un cahier des charges bien spécifique. Les performances du prototype dimensionné ont ensuite été validées au travers d'une modélisation numérique par éléments finis en 2D. Ce dernier répond aux spécifications de l'application mais présente un faible facteur de puissance. Différentes autres configurations ont alors été investiguées tout en maintenant constant le volume de matériaux actifs et en gardant un nombre de paires de pôles proche.Deux prototypes ont été sélectionnés pour leur bon facteur de puissance bien qu'ils souffrent d'un taux d'ondulation du couple élevé. Le travail a porté alors sur une optimisation pour réduire ce dernier en ajustant des paramètres géométriques, notamment les ouvertures d'encoches, et en explorant l'utilisation de la configuration Halbach pour les aimants.Afin d'atténuer les ondulations de couple tout en améliorant la puissance massique des matériaux actives de la machine, nous avons adopté une approche proposant une structure à double stator sur la base de celle qui fournit la valeur moyenne de coule la plus élevée. En conservant le stator initial et en ajustant la quantité d'aimants, un second stator interne a été ajouté. Une étude de sensibilité a ensuite été effectuée sur l'angle de décalage entre le stator interne et externe permettant de réduire le couple de détente et les ondulations du couple. Enfin, une optimisation des ouvertures d'encoches des deux stators, ainsi que le taux d'ouverture des aimants de type Halbach a été réalisée. Cela a permis d'aboutir à une structure avec moins d'ondulations tout en maintenant une puissance massique élevée.La dernière partie des travaux a porté sur le développement d'une modélisation analytique de la machine optimisée puis l'application d'une commande vectorielle. Les performances de la structure retenue, avec la commande, ont été alors évaluées dans des conditions de conduite réelles. Electric vehicles (EVs) are currently one of the most active research areas. This encompasses various aspects, ranging from designing various vehicle components, including batteries, to seeking the most efficient energy management to optimize range. These efforts also aim to enhance vehicle reliability while reducing costs. In this extensive context, electric motorization plays a pivotal role in meeting the requirements of an efficient EV. The use of a direct-drive machine in a single-motor configuration presents an interesting solution in terms of efficiency and reliability by eliminating the need for a speed multiplier.With this perspective, and without a significant increase in the machine's volume, we designed and studied a prototype of a Vernier reluctance machine with magnets based on a specific set of requirements. The performance of the dimensioned prototype was subsequently validated through 2D finite element numerical modeling. While it met the application specifications, it exhibited a low power factor. Various other configurations were then explored while keeping the volume of active materials constant and maintaining a similar number of pole pairs.Two prototypes were chosen for their good power factor, even though they suffered from high torque ripple. The focus then shifted to optimization to reduce the ripple by adjusting geometric parameters, including notch openings, and exploring the use of the Halbach configuration for the magnets.To mitigate torque ripple while improving the power-to-weight ratio of the active machine materials, we adopted an approach involving a dual-stator structure based on the one providing the highest average current. By retaining the initial stator and adjusting the magnet quantity, a second internal stator was added. A sensitivity analysis was then performed on the phase shift angle between the internal and external stators to reduce cogging torque and torque ripple. Finally, optimization of the notch openings for both stators, as well as the Halbach-type magnet open ratio, was conducted. This resulted in a structure with reduced ripple while maintaining high power-to-weight ratio.The final part of the work involved developing an analytical model of the optimized machine, followed by the application of field-oriented control (FOC). The performance of the chosen structure, with FOC, was then evaluated under real driving conditions. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 10929203 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDENGSYS/2023/2023ULILN064.pdf http://www.theses.fr/2023ULILN064/abes https://theses.hal.science/tel-05415677 https://theses.hal.science/tel-05415677 https://theses.hal.science/tel-05415677 https://theses.hal.science/tel-05415677 Guendouz Walid Guendouz 1992-03-15 DZ 280008341 https://theses.fr/2023ULILN064 2023ULILN064 https://doi.org/10.70675/630a037azbeb5z49bczbe04zb2653299e035 2023-12-14 Génie électrique Université de Lille (2022-....) 259265152 Université Abderrahmane Mira - Bejaïa (Bejaïa, Algérie) MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 131642863 Doctorat Docteur es non oui Tounzi Abdelmounaïm MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 136806910 Rekioua Toufik MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 181767333 Belaid Sofia MADS_PRESIDENT_DU_JURY 280007256 Houari Azeddine MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 170321525 Krim Fateh MADS_RAPPORTEUR_1 151528047 Mezani Smaïl MADS_RAPPORTEUR_2 080729924 École graduée Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 25860221X Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 13338 067103510 ddc:620 Université Abderrahmane Mira - Bejaïa (Bejaïa, Algérie) Tounzi Abdelmounaïm Rekioua Toufik Belaid Sofia Houari Azeddine Krim Fateh Mezani Smaïl École graduée Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) PDF 10929203