Design d’un rotor à aimants permanents pour des moteurs BLDC hautes performances

Ce document étudie la conception d’un rotor à aimants permanents pour des moteurs DC sans balais à hautes performances. Ce type de moteurs est utilisé dans de nombreux domaines tels que l’aéronautique ou la médecine. Le besoin grandissant pour des moteurs toujours plus petits et plus rapides invite les ingénieurs à relever de nombreux défis de conception. Les vitesses extrêmes que peuvent atteindre les rotors de cette catégorie de moteurs engendrent des niveaux de contraintes exceptionnels et il est fréquent que les matériaux qui les composent soient confinés aux limites de leur résistance mécanique. Le choix du design, la sélection des matériaux et la qualité du dimensionnement ont une répercussion directe sur les performances maximales que pourront atteindre ces rotors. Dans ce contexte, ce travail cherche à proposer une approche pour la création d’un tel rotor,en partant du commencement : la réalisation d’un état de l’art. Des méthodes de recherche et leur efficacité sont décrites, ainsi que des stratégies pour la synthèse des résultats.La première étape de conception fournit trois solutions d’avant-projet. La première se sert de flasques pour maintenir les aimants en place, tandis que les deux autres utilisent une chemise pour assurer cette fonction. Ces deux dernières se différencient par l’utilisation ou non d’anneaux d’équilibrage. Deux de ces solutions sont étudiées plus en détail sur plusieurs aspects. Dans un premier temps, leurs performances magnétiques sont comparées. Ensuite, des modèles analytiques de contraintes mécaniques sont formulés, et confrontés à des simulations numériques par éléments finis. Par ailleurs, un modèle analytique pour l’analyse modale du rotor est établi. Deux approches sont proposées, et sont comparées à des résultats obtenus numériquement. Ce modèle permet d’obtenir avec un certain degré de précision la première fréquence propre du rotor. La question du phénomène de fatigue est également abordée. Une piste est proposée pour une étude ultérieure de ce sujet