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This article investigates the multi-material topology optimization (MMTO) of the three-phase stator of an electrical machine. The density-based optimization framework uses a gradient descent on the physical properties of the candidate materials (magnetic polarization and current density). The results indicate that a smoothing procedure is necessary to avoid non-manufacturable designs and promote a broader exploration of solutions. They also highlight a current angle shifting due to the presence of permanent magnets from the beginning of the optimization. The current angle is, therefore, added to the optimization variables to address this issue. An efficient optimization procedure that couples both techniques is proposed to improve the performance of the algorithm. The following hybrid method returns symmetrical results that perform better than the asymmetrical structures obtained with the other techniques applied independently, indicating that the asymmetry represents a local optimum.

the best ways in order to reduce fuel consumption for vehicles. It consists of associating an electric motor next to the classical thermal machine. In this embedded system, the efficiency and the torque per unit mass are very important. So it seems to be a good idea to use a permanent magnet synchronous machine, which is recognized for satisfying these two objectives. Since the allocated volume is rather flat, axial flux topologies are interesting. This paper’s goal is to propose an optimal first design method for such structures, given the allocated volume and the machine requirements.

L'introduction d'un circuit amortisseur dans une machine à courant continu, alimentée par des courants ondulés, améliore notablement son fonctionnement. On présente dans cette étude, une méthode d'optimisation de cet enroulement supplémentaire. La f.e.m. de transformation générée par l'enroulement inducteur dans la section en commutation, les pertes par effet Joule dans l'amortisseur et l'inducteur, ainsi que le temps de réponse dynamique de la machine sont les critères de l'optimisation. Leurs variations en fonction de la section totale de l'enroulement amortisseur peuvent nous conduire à un amortisseur optimal.

L'étude du bruit et des vibrations dans le matériel électrique fait intervenir plusieurs systèmes physiques couplés. Le modèle complet est complexe et ne permet pas d'études paramétriques simples de la structure de la machine, de son alimentation et cela pour différents points de fonctionnement. Dans cet article est présenté un modèle simple permettant de prédire l'accélération radiale d'un Moteur à Réluctance Variable à Double Saillance (M.R.V.D.S.) en fonction du courant d'alimentation. Ce modèle permettra d'étudier ultérieurement l'influence de l'alimentation sur le comportement vibratoire de la machine. En premier lieu, les différentes sources de vibrations d'une machine tournante sont évoquées, pour finalement ne s'intéresser qu'aux efforts d'origine magnétique qui sont prépondérants dans les M.R.V.D.S. Le calcul de ces efforts en fonction du courant est présenté dans le cas d'une machine fonctionnant en régime linéaire (sans saturation magnétique). Ces efforts sont décomposés en une force tangentielle créant le couple de rotation et une force radiale ne créant aucun couple. Les formulations sont appliquées à une M.R.V.D.S. de type 6/4 d'une puissance de 30 W. Une identification expérimentale du comportement vibratoire de la machine à rotor bloqué et en monophasé permet de connaître la réponse de la structure à ces efforts magnétiques. Cette réponse mécanique est identifiée à une fonction de transfert. Le modèle complet prend en compte l'alimentation de la machine, la relation entre le courant d'ajimentation et les efforts ainsi que la réponse vibratoire de la machine à ces efforts. Enfin des résultats expérimentaux originaux permettent de valider le modèle dans le cadre des hypothèses définies.

the best ways in order to reduce fuel consumption for vehicles. It consists of associating an electric motor next to the classical thermal machine. In this embedded system, the efficiency and the torque per unit mass are very important. So it seems to be a good idea to use a permanent magnet synchronous machine, which is recognized for satisfying these two objectives. Since the allocated volume is rather flat, axial flux topologies are interesting. This paper’s goal is to propose an optimal first design method for such structures, given the allocated volume and the machine requirements.

The computation of magnetically induced vibrations within an electrical machine is a task that presents certain difficulties. Yet, the results of such a computation will be of utmost importance in the magnetic and vibratory design of a machine as well as of its power supply. Since the damping term of a machine assembled on a workbench is practically impossible to predict, as are the sizeable number of coupled phenomena that cause vibrations, there is in essence no accurate theoretical model able to compute vibrations during the initial design stages of the machine. Moreover, a model that is complete, yet cumbersome to implement, does not in general enable the type of parametric studies necessary for developing a complex machine-converter set to be carried out. In the paper, therefore, the authors have not only adopted some simplifying hypotheses, but also have combined both theoretical and experimental results to construct such a model. The model consists of a mechanical unit which represents the machine modal characteristics and allows, in particular, development of a transfer function between the magnetic forces and the stator vibrations. These forces are of a global order of magnitude and have been computed with the help of a second magnetic unit for which it has been assumed that the distribution of stresses exerts no influence whatsoever on the acceleration at the stator periphery. A final electrical unit makes it possible for us to compute the current present in the phase. The validity of this model is then verified experimentally, and an application example is provided.

The present paper presents a method of resolving differential equations that proceed from the modelling of the commutation phenomena in a direct current machine.The validity of the method is discussed by comparing the calculated curves to the experimental ones. This study is limited to the case of perfectly smooth currents with brushes covering three commutator bars.

In order to predict the radial vibration of the stator core of a Doubly Salient Switched Reluctance Motor (D.S.S.R.M.), different causes of vibrations are considered. In this kind of machine, electromagnetic stress is found to be the most significant cause of vibrations. The local magnetic stress distribution, depending on magnetic field and finally on the phase current, is calculated in the case of an unsatured operation. This magnetic stress acts in two ways: a tangential force (torque) and a radial attractive force. This radial force excites the vibration modes of the stator, this vibration behaviour is measured in the aligned position and is identified as a transfert function. Finally several experiments show the good accuracy of this simple model. This model will be later used to study the effect of phase current and of static converter on vibration and acoustic noise emitted by the D.S.S.R.M. L'?tude du bruit et des vibrations dans le mat?riel ?lectrique fait intervenir plusieurs syst?mes physiques coupl?s. Le mod?le complet est complexe et ne permet pas d'?tudes param?triques simples de la structure de la machine, de son alimentation et cela pour diff?rents points de fonctionnement. Dans cet article est pr?sent? un mod?le simple permettant de pr?dire l'acc?l?ration radiale d'un Moteur ? R?luctance Variable ? Double Saillance (M.R.V.D.S.) en fonction du courant d'alimentation. Ce mod?le permettra d'?tudier ult?rieurement l'influence de l'alimentation sur le comportement vibratoire de la machine. En premier lieu, les diff?rentes sources de vibrations d'une machine tournante sont ?voqu?es, pour finalement ne s'int?resser qu'aux efforts d'origine magn?tique qui sont pr?pond?rants dans les M.R.V.D.S. Le calcul de ces efforts en fonction du courant est pr?sent? dans le cas d'une machine fonctionnant en r?gime lin?aire (sans saturation magn?tique). Ces efforts sont d?compos?s en une force tangentielle cr?ant le couple de rotation et une force radiale ne cr?ant aucun couple. Les formulations sont appliqu?es ? une M.R.V.D.S. de type 6/4 d'une puissance de 30 W. Une identification exp?rimentale du comportement vibratoire de la machine ? rotor bloqu? et en monophas? permet de conna?tre la r?ponse de la structure ? ces efforts magn?tiques. Cette r?ponse m?canique est identifi?e ? une fonction de transfert. Le mod?le complet prend en compte l'alimentation de la machine, la relation entre le courant d'ajimentation et les efforts ainsi que la r?ponse vibratoire de la machine ? ces efforts. Enfin des r?sultats exp?rimentaux originaux permettent de valider le mod?le dans le cadre des hypoth?ses d?finies.

The vibrations and the acoustic noise produced by switched reluctance motors (SRMs) are linked to current wave form and to their structural properties. The authors carried out a parametric study to quantify the influence of the stator geometry upon vibratory behaviour of a 6/4 SRM. Their study shows the important influence of stator yoke thickness on vibration reduction compared to the other stator shape parameters. Moreover, a less noisy structure is proposed, based on the simultaneous analysis of electromagnetic performances and elastic characteristics.