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Cours de certification en conception et fabrication de moteurs de véhicules électriques

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Description

Alors que les moteurs électriques deviennent de plus en plus omniprésents dans notre vie de tous les jours, que nous retrouvons dans presque tout ce que nous utilisons, des automobiles aux appareils de cuisine en passant par les appareils connectés et intelligents, il est plus important que jamais de comprendre les caractéristiques de la machine, les techniques de commande modernes et les interactions lecteurs électroniques qui alimentent ces objets. Des outils informatiques permettant d’estimer les paramètres et les performances de la machine peuvent considérablement accélérer la compréhension du concepteur lorsque différentes hypothèses de contrôle et de conception de machine sont applicables, ainsi que le degré de défaillance de ces hypothèses lorsque les limites de performance sont approchées.

Ce cours porte sur l'analyse et la conception de moteurs électriques, de générateurs et de systèmes d'entraînement, en mettant un accent particulier sur la conception de machines pour entraînements électriques, y compris les entraînements de traction, les moteurs d'entraînement de fabrication automatisée (robots), la manutention et les moteurs d'entraînement d'automobile. , systèmes de propulsion aéronautique et marine. Les participants acquerront une grande expérience pratique grâce à des exercices de laboratoire sur ordinateur utilisant MATLAB et une session de développement de matériel dans nos laboratoires d’instruction.

Les exercices comprendront l’étude des performances de la machine, affectées par les mesures de conception, telles que la sélection du nombre de pôles et de rainures, les détails d’enroulement tels que la distribution des tours, les profils de rainures de machine à induction, l’optimisation des aimants et d’autres mesures de conception. Nous utiliserons des outils de simulation sur ordinateur pour discuter des stratégies de contrôle des différents types de machines et des techniques d’optimisation des adresses, y compris l’adaptation de la conception du moteur aux exigences de performance. Tout au long du cours, nous présenterons des considérations de performances, des compromis et des approches de conception. Nous fournirons un accès à des installations informatiques. Des routines d'analyse vous seront fournies pour la pratique de l'analyse et de la conception de machines.

Les véhicules électriques utilisent machines électriques pour la propulsion et la récupération d'énergie. Une machine électrique peut être de deux types: moteur et générateur. Un un moteur électrique convertit l'énergie électrique en énergie mécanique, tandis qu'un générateur électrique convertit l'énergie mécanique (cinétique) en énergie électrique.

Le contenu comprend: Structure et fonctionnement des moteurs électriques, Types de moteur, Principes de base des moteurs à courant alternatif, Moteurs synchrones, Moteurs à courant continu, Moteur à commutation électronique, Moteur à réluctance commutée, Efficacité du moteur, Système de commande, Contrôle de puissance, Capteurs, Batterie

Recommandé pour: Techniciens, étudiants, formateurs techniques et évaluateurs

Par rapport à un moteur à combustion interne, un moteur électrique présente plusieurs avantages. Certains d'entre eux sont décrits dans le tableau ci-dessous.

Caractéristique Moteur à combustion interne
(LA GLACE)
Machine électrique
(EM)
Nombre de pièces mobiles Très élevé Faible
Fiabilité Moderate Haute
Efficacité [%] Faible
(moins que 45)
Haute
(plus que 90)
Bidirectionnelle Non
(ne peut pas tourner et générer un couple en sens inverse)
Oui
(peut tourner et générer un couple également en sens inverse)
Récupération d'énergie Non Oui
Densité de puissance [kW / kg] Faible
(par exemple, environ 0.7 Chevrolet V8 Turbo Diesel)
Haute
(par exemple, environ 1.4 Toyota Prius BLDC *)
Couple de sortie à l'arrêt Non Oui
Bruit, vibrations Moderate Faible
Polluants des gaz d'échappement Haute
(CO, HC, NOx, PM)
Aucun

* Moteur électrique à courant continu sans balais

Lors de la conception à partir de zéro d'un véhicule électrique ou lors d'une conversion (moteur à combustion interne en machine électrique), il existe deux options pour le groupe motopropulseur:

  • concevoir et construire la machine électrique
  • intégrer des machines électriques déjà existantes

La première option n’a de sens que pour la production en série de véhicules électriques à volume élevé. Concevoir et fabriquer une machine électrique nécessite beaucoup de financement, de connaissances et de temps. Pour les constructeurs de véhicules électriques (Tesla, Renault-Nissan, etc.), il est judicieux de concevoir et de fabriquer les machines électriques, car leur coût global est inférieur et leur contrôle sur les spécifications techniques.

PROGRAMME:

  1. Caractéristiques V –I des moteurs BLDC, PMSM, PMDC et à induction.
  2. Calculs de conception de BLDC
  3. Fondamentaux de BLDC
  4. Explication de parties de BLDC
  5. Matériaux utilisés pour la fabrication des pièces de moteur BLDC
  6. Technologie du moteur BLDC
  7. Différence entre BLDC et les autres moteurs
  8. Procédure généralisée étape par étape de conception de BLDC
  9. Caractéristiques de vitesse de couple du BLDC
  10. Comparaison des caractéristiques de vitesse de couple du moteur BLDC avec d'autres moteurs
  11. Calcul de la taille du fil, de la résistance et de l'inductance / phase de BLDC
  12. Avantages, inconvénients et applications des moteurs BLDC
  13. Couple de serrage de BLDC
  14. Caractéristiques de couple de vitesse du PMSM et du moteur à induction
  15. Avantages, inconvénients et applications du PMSM et du moteur à induction

Au cours de la première décennie de la 1900s, Pour cent 38 Aux États-Unis, l’ensemble des voitures fonctionnaient à l’électricité, une part pratiquement nulle, le moteur à combustion interne devenant dominant dans les 1920. La volonté actuelle d'économiser de l'énergie et de réduire la pollution a donné une nouvelle vie à la voiture électrique, mais son coût élevé et son autonomie limitée se combinent pour maintenir les chiffres de vente bas.

La plupart des tentatives pour résoudre ces problèmes impliquent améliorer les batteries. Bien entendu, de meilleurs systèmes de stockage électrique, qu’il s’agisse de batteries ou de piles à combustible, doivent continuer de faire partie de toute stratégie visant à améliorer les véhicules électriques, mais il reste encore beaucoup à faire pour améliorer un autre élément fondamental du véhicule: le moteur. Au cours des quatre dernières années, nous avons travaillé sur un nouveau concept de moteur de traction électrique, du type utilisé dans les voitures et les camions électriques. Notre dernière conception améliore légèrement l’efficacité par rapport à celle des modèles conventionnels - de quoi rendre les véhicules électriques plus pratiques et plus abordables.

RÉFÉRENCES DE RECHERCHE:
[1] https://cdn.borgwarner.com/technologies/motors-electric-drive/motors-electric-drive
[2] J. Larminie, J. Lowry, Explication de la technologie des véhicules électriques, John Wiley & Sons, 2003

  1. Conception EV - moteurs électriques, x-engineer
  2. Les secrets des voitures électriques et de leurs moteurs: la batterie ne concerne pas que la batterie
  3. Conception et fabrication de véhicules électriques à chargement automatique
  4. Tais-toi à propos des batteries: la clé d'une meilleure voiture électrique est un moteur plus léger

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