Comparaison de deux bobinages pour la propulsion d’un véhicule hybride urbain

Hoang Cong Minh Mai (1) , Fouad Charih (1) , Frédéric Dubas (1) , Didier Chamagne (1) , Christophe Espanet (1)

1 FEMTO-ST - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174)

The use of permanent magnet synchronous machines (PMSM) for in-wheel electrical motorization of an urban hybrid vehicle has been studied in this article. Two types of winding, distributed and concentrated winding around a tooth, have been considered for the winding of the PMSM. Different electromagnetic sizes such as the resistance, the inductances, the iron losses, the PM eddy-current losses and teeth magnetic forces have been considered for the comparison of the two machines performances. The study shows the advantages of concentrated winding in comparison with the distributed winding, such as the diminution of the cogging torque, the reduction of no-load emf harmonics and the increase of the flux weakening range due to the increase of the inductance. However, it is important to notice the drawbacks of concentrated winding: the high level of PM eddy-current losses and large variation of stator teeth magnetic forces. These undesired effects are due to the harmonics of magnetic field produced by the concentrated winding.

L’utilisation de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) pour la réalisation de moteurs intégrés dans les roues d’un véhicule hybride urbain est étudiée dans cet article en considérant deux types de bobinage (i.e., à pas diamétral et à pas dentaire, bobiné autour d’une dent). Différentes grandeurs électromagnétiques telles que la résistance, les inductances, les pertes fer, les pertes dans les aimants, les pertes Joule et les forces magnétiques sur les dents sont calculées afin de comparer les performances des deux machines. L’étude montre l’intérêt d’utiliser un bobinage à pas dentaire par rapport à un bobinage à pas diamétral : le couple de détente est réduit, le taux de distorsion harmonique de la f.é.m. à vide est plus faible, les pertes Joule sont plus faibles et le défluxage de la machine est facilité par une inductance de phase plus élevée. Il convient toutefois de noter les inconvénients du bobinage concentré tels que les pertes dans les aimants et la variation des forces magnétiques auxquelles sont soumises les dents du stator. Ces effets non désirés sont dus aux harmoniques du champ magnétique provoqués par la distribution spatiale du bobinage dentaire.

Domaines: Mécanique des fluides [physics.class-ph]; Thermique [physics.class-ph]; Automatique / Robotique; Energie électrique

Hoang Cong Minh Mai, Fouad Charih, Frédéric Dubas, Didier Chamagne, Christophe Espanet. Comparaison de deux bobinages pour la propulsion d’un véhicule hybride urbain. European Journal of Electrical Engineering (EJEE), 2011, 14 (2-3), pp.255 - 285. ⟨10.3166/Geo.19.11-38⟩. ⟨hal-02300080⟩