Thèse Conception d'Une Machine Électrique Polyphasée à Multipolarité pour Application Aéronautique H/F Safran

Ce sujet de thèse s'inscrit dans le cadre du projet (mené à Safran Tech) qui porte sur l'hybridation de la nouvelle génération de turbomachines. Cette hybridation nécessite de développer une chaine électromécanique capable de fournir quelques centaines de KW sur une large plage de vitesse, et dans un environnement thermique sévère.
Avec les solutions triphasées classiques, atteindre un tel rapport impose l'utilisation de machines à fort ratio de défluxage, ce qui conduit généralement au recours à des machines à aimants permanents à base de terres rares, ainsi qu'au surdimensionnement de l'ensemble machine - convertisseur pour couvrir toute la plage de fonctionnement. Pour limiter, voire éliminer, l'utilisation de ces aimants (pour des raisons de souveraineté, de maîtrise des coûts et de respect de l'environnement), la réalisation d'une chaîne électromécanique polyphasée, fonctionnant en multipolarité selon le principe de la « boîte de vitesse électromagnétique », apparaît comme une alternative pertinente. Cette solution présente de multiples avantages : élargissement de la plage de fonctionnement avec moins de défluxage, augmentation de la densité de puissance ainsi que du couple pour des machines sans aimants, et segmentation de puissance, un atout important dans un environnement soumis à des contraintes thermiques sévères découlant de l'hybridation des turbomachines.
L'objectif principal de cette thèse est donc de concevoir une chaîne électromécanique polyphasée fonctionnant en multipolarité, répondant aux exigences spécifiques de l'hybridation de turbomachine et tolérante aux défauts. Cette conception s'appuiera sur une approche d'optimisation systémique appliquée à l'ensemble constitué par la machine et le convertisseur, afin de garantir les meilleures performances globales du système.
Les travaux seront organisés en six volets :
Volet 1 : Etude bibliographique sur les notions globales sur les machines polyphasées
Volet 2 : Prise en main des modèles analytiques et éléments-finis fournis (modèles de machines à induction à multipolarité + modèles de convertisseur)
Volet 3 : Etude thermique du rotor à cage pour les différentes polarités de fonctionnement
Volet 4 : Réalisation d'un prototype virtuel, en développant un modèle numérique couplé de l'ensemble machine-convertisseur en intégrant des lois de contrôle-commande avec changement de polarité
Volet 5 : Développement d'approche d'optimisation systémique
Volet 6 : Analyse et gestion des modes dégradés.