Analyse du comportement dynamique d'un multiplicateur magnétique au sein d'une chaîne éolienne de forte puissance - Ecole normale supérieure de Rennes - Département Mécatronique Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2019

Analysis of the dynamic behavior of a magnetic gear within a high power wind turbine chain

Analyse du comportement dynamique d'un multiplicateur magnétique au sein d'une chaîne éolienne de forte puissance

Résumé

Magnetic gear are an alternative that deserves to be studied for its high reliability potential (no friction or lubrication). We are dealing here with the dynamic behavior of a magnetic gear used in a high power (multi-MW) wind application. The study is based on a dynamic non-linear mechatronic model including the components of a wind conversion chain comprising a magnetic multiplier. The rotating resonances of the rotating parts, linked to the magnetic coupling and its low stiffness, are analyzed finely in order to best size the conversion chain and in particular to avoid the risks of stalling. A dynamic pre-sizing procedure is proposed in order to optimize the relationship between the nominal torque of the turbine and the maximum torque transmissible by the magnetic multiplier. This minimizes the oversizing and associated overhead of the multiplier which requires high performance permanent magnets. Simulations taking into account the fluctuations in the aerodynamic torque of the wind turbine illustrate in particular the importance of dynamic dimensioning of magnetic gear.
Les multiplicateurs magnétiques constituent une alternative qui mérite d'être étudiée pour son potentiel de haute fiabilité (pas de frottements, ni lubrification). Nous traitons ici du comportement dynamique d'un engrenage magnétique utilisé dans une application éolienne de forte puissance (multi-MW). L'étude est basée sur un modèle dynamique mécatronique non linéaire incluant les composants d'une chaîne de conversion éolienne comprenant un multiplicateur magnétique. Les résonances en rotation des parties tournantes, liées au couplage magnétique et à sa faible raideur, sont analysées finement afin de dimensionner au mieux la chaîne de conversion et notamment d'éviter les risques de décrochage. Une procédure de pré-dimensionnement dynamique est proposée afin d'optimiser le rapport entre le couple nominal de la turbine et le couple maximal transmissible par le multiplicateur magnétique. Cela permet de minimiser le surdimensionnement et le surcoût associé du multiplicateur qui nécessite des aimants permanents à haute performance. Des simulations prenant en compte les fluctuations du couple aérodynamique de la turbine éolienne illustrent en particulier l'importance d'un dimensionnement dynamique des multiplicateurs magnétiques.
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Dates et versions

hal-02484346 , version 1 (19-02-2020)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02484346 , version 1

Citer

Melaine Desvaux, S Sire, B. Multon, H. Ben Ahmed, D. Ekeom. Analyse du comportement dynamique d'un multiplicateur magnétique au sein d'une chaîne éolienne de forte puissance. 24ème Congrès Français de Mécanique (CFM2019), Aug 2019, Brest, France. ⟨hal-02484346⟩
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