CFM 2019

Optimisation mécatronique d'un multiplicateur magnétique pour le grand éolien
Melaine Desvaux  1, 2@  
1 : Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie  (SATIE)  -  Site web
CNRS : UMR8029, École normale supérieure [ENS] - Cachan, École normale supérieure (ENS) - Cachan
61 av du President Wilson 94235 CACHAN Cedex -  France
2 : Ecole normale supérieure de Rennes  (ENS Rennes)  -  Site web
École Normale Supérieure (ENS) - Rennes
Campus de Ker Lann F-35170 Bruz -  France

Afin d'optimiser le coût des éoliennes, on choisit souvent d'insérer entre la turbine et la génératrice un multiplicateur de vitesse mécanique à engrenages. Son intérêt est de réduire le coût de la génératrice électrique via la réduction de son couple mécanique. Malheureusement, les multiplicateurs mécaniques sont sujet à des défaillances qui augmentent le coût de fonctionnement de l'éolienne. Ainsi les coûts de maintenance peuvent devenir si importants que certains industriels cherchent à se passer de ce composant, tout particulièrement dans les applications offshore.Parmi les solutions alternatives aux chaînes de conversion à multiplicateur mécanique, une voie innovante consiste à remplacer le multiplicateur à engrenages par une technologie magnétique. Pour évaluer de façon pertinente une telle solution, il est indispensable d'adopter une approche transversale mécatronique considérant à la fois les aspects magnétiques et mécaniques. Une telle approche est originale et pour la mener à bien, il a été nécessaire de développer des modèles multi-physiques afin d'évaluer les performances. Ainsi, les travaux de cet article s'appuient sur l'élaboration de modèles électromagnétiques, mécaniques et thermiques d'une architecture de multiplicateur magnétique. Pour mener à bien une optimisation globale, ces modèles doivent être très performants en termes de compromis temps de calcul / précision. Nous présentons dans cet article une optimisation globale des parties magnétiques et mécaniques d'un multiplicateur magnétique pour une éolienne multi-mégawatt et nous montrons qu'une approche mécatronique permet d'obtenir de meilleurs résultats qu'une méthode traditionnelle consistant à découpler les dimensionnements magnétiques et mécaniques.


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