Contribution à la modélisation des contraintes dans les bobinages de machines électriques en intégrant les paramètres du circuit magnétique et les facteurs d'incertitudes // Contribution to modelling constraints in electrical machine windings by integrati

Les objectifs de ce travail sont de faire évoluer les modèles développés au sein du laboratoire depuis plusieurs années. Ces modèles sont étagés suivant différents niveaux d'hypothèses relatifs à leur précision finale. Basés sur une configuration d'élément RLC utilisés avec une méthode boite blanche dont le pas de discrétisation repose sur une spire du bobinage, ces modèles présentent une très grande souplesse de configuration, pouvant travailler de manière complètement prédictive, comme de manière plus analytique. Mais ils permettent également une grande variété d'analyses physiques lorsqu'ils sont utilisés dans un cadre de dimensionnement des machines. Au fil des travaux réalisés au LSEE, les modèles se sont affinés, la thèse de Loic Kaptoum (financé par l'IFPEN également) qui vient d'entrer dans sa phase finale a permis le développement d'un modèle de contraintes complètement prédictif fonctionnant dans les domaines temporels et fréquentiels qui permet de prédire avec une précision satisfaisante les tensions inter-spires qui apparaissent dans le bobinage lorsqu'il est alimenté par une tension typique d'un variateur de vitesse. Néanmoins, ces travaux ont mis en évidence les limites principales qui sont au nombre de deux :
• la première repose sur le modèle comportemental du circuit magnétique sur de large bande de fréquence, qui doit encore être amélioré, notamment quant à son caractère prédictif.
• La seconde vient de la difficulté à connaitre parfaitement la géométrie de la machine, vis-à-vis du positionnement des spires, et des dimensions exactes. Ces paramètres sont particulièrement influents et leur connaissance reflète directement la précision finale du modèle.
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The goals of this work are to develop the models that have been developed within the laboratory over several years. These models are classified according to different levels of assumptions relating to their final accuracy. Based on an RLC element configuration used with a white box method whose discretization step is based on a coil turn, these models offer great configuration flexibility and can operate in a completely predictive or more analytical manner. They also allow for a wide variety of physical analyses when used in the context of machine design. As work progressed at the LSEE, the models were refined, and Loic Kaptoum's thesis (also funded by IFPEN), which has just entered its final phase, has led to the development of a fully predictive stress model operating in the time and frequency domains. This model can predict with satisfactory accuracy the inter-turn stresses that appear in the winding when it is powered by a typical variable speed drive voltage. Nevertheless, this work has highlighted two main limitations:

• The first is based on the behavioral model of the magnetic circuit over a wide frequency band, which still needs to be improved, particularly in terms of its predictive nature.
• The second stems from the difficulty in knowing the exact geometry of the machine, in terms of the positioning of the coils and the exact dimensions. These parameters are particularly influential, and knowledge of them directly affects the final accuracy of the model.
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Début de la thèse : 01/01/2026

Financement d'un établissement public Français

Université d'Artois

585 Sciences, Technologie, Santé

Doit être titulaire d'un master en sciences dans le domaine du génie électrique. • Connaissance des topologies des machines électriques et de leur conception. • Connaissance de la métrologie. • Une connaissance dans le domaine de l'isolation électrique des machines serait appréciée. • Une connaissance dans le domaine des outils et méthodes numériques serait appréciée. • Capacité à traiter des problèmes généraux. • Capacité à concevoir et à construire des montages expérimentaux avec des appareils métrologiques complexes. • Capacité à rechercher et analyser des publications scientifiques et à rédiger des rapports scientifiques.
Must hold a master's degree in science in the field of electrical engineering • Knowledge of electric machine topologies and their design • Knowledge of metrology • Knowledge in the field of machine electric insulation would be appreciated • Knowledge in the field of numerical tools and methods would be appreciated • Ability to address broad problems • Ability to design and build experimental set-ups with complex metrological apparatuses. • Ability to research and analyse scientific publications and write scientific reports