Modeling of high speed permanent magnet bearingless motor for design, supply and control
Modélisation des moteurs auto-lévités haute vitesse à aimants permanents en vue de leur conception, alimentation et commande
Abstract
The thesis deals with an alternate solution mixing the functions of an electric motor and active magnetic bearing with the same device. A spectral magnetic models taking into account the different flux density harmonics and their sources are developed. The interaction of different space harmonics of the air-gap flux density is highlighted and modeled in order to evaluate their contributions to the levitation force and its ripples. These models allow the magnetic design of bearingless machines. In order to supply and control such machines, a specific lumped circuit model is developed. This study allows to design the optimal winding which minimizes the constraints on the converter. Finally, a specific prototype is designed and manufactured in order to validate theoretic results provided during this thesis
Ce travail traite du principe des moteurs auto-lévités, réunissant la fonctionnalité de génération de couple et de forces de lévitation dans un même système. Une modélisation spectrale tenant compte des différents harmoniques spatiaux de l'induction et de leurs sources est mise en oeuvre. Les interactions des différents harmoniques spatiaux en positions centrée et décentrée, sont alors mis en évidence afin d'identifier leurs contributions à la force et à ses ondulations. Ces modèles donnent des éléments pour le dimensionnement magnétique des machines auto-lévitées. Pour contrôler cette machine, un modèle externe spécifique dédié aux machines auto-lévitées est développée. Ce modèle permet de choisir un convertisseur statique et une stratégie de commande adaptée. Pour finir, un prototype spécialement conçu a été dimensionné et construit afin de valider les principes théoriques énoncés lors de cette thèse
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