Dans un contexte d'électrification des moyens de transport individuels, on observe une dynamique de recherche de groupes motopropulseurs électrifiés qui soient les plus efficaces et les moins chers à produire, en vue de démocratiser les véhicules électriques et hybrides. Dans cette perspective, au sein de Nidec-PSA-emotors (joint-venture entre Nidec et PSA) nous examinons différentes technologies de machines électriques.
Il est connu que la machine à aimants (en NdFeB) enterrés, dite aussi à réluctance assistée, présente le meilleur compromis coût/rendement/densité de puissance/plage de vitesse à puissance constante. Néanmoins, la problématique des terres rares reste préoccupante eu regard à la sécu-rité de leur approvisionnement mais aussi et surtout leur coût.
Parmi les autres technologies de machines qui présentent une alternative viable, on trouve la machine synchrone à rotor bobiné (MSRB). Cette machine, bien connue comme alternateur, possède un très bon rendement en régime de défluxage et une bonne densité de puissante, elle est de ce fait une alternative intéressante. Néanmoins, l’alimentation du bobinage d’excitation nécessite un système de transmission de puissance par contacts glissants ou une excitatrice à diodes tournantes ; la première solution pose des problèmes de fiabilité et des difficultés de refroidissement direct du rotor et la seconde solution conduit à un système volumineux et couteux.
Une alternative à ces deux solutions consiste à utiliser un transfert d'énergie sans contact par des couplages inductif (transformateur tournant) ou capacitif (condensateur tournant).
Nidec-PSA-emotors s'intéresse à cette dernière solution pour alimenter ses futures MSRB. Un travail de recherche a été entamé dans le cadre d’un stage de fin d’études. Le but de ce 1er travail était d'acquérir le savoir-faire nécessaire pour le dimensionnement et pour la conception d'un tel système et de maitriser la technologie des différents composants qui le constituent (condensateur tournant, convertisseur statique, commande).
L’objectif de cette thèse est ainsi de concevoir et de réaliser une MSRB mettant en œuvre un système de transfert capacitif pour l’alimentation du bobinage d’excitation au rotor.
A partir du cahier des charges concernant la MSRB à réaliser, les travaux à effectuer durant cette thèse sont regroupés dans le programme de travail suivant :
-Analyse du système de transfert d’énergie par condensateur tournant.
-Développement d'outils analytiques et numériques en vue du dimensionnement électromagnétique de la machine.
-Développement d'un modèle thermique par méthode nodale de la machine en vue d'un couplage magnétothermique
-Modélisation du système en vue de la commande
-Réalisation d'un prototype.