Conception silencieuse des machines électriques: incertitudes & optimisation

CONTEXTE

Dans tous les secteurs industriels, les machines électriques émettent des bruits d’origine électromagnétique à composantes tonales aigues très désagréables en perception sonore.

  • Dans le secteur ferroviaire, les moteurs de traction sont à l’origine des bruits extérieurs et intérieurs.
  • Dans le secteur automobile, si les moteurs de traction apportent un plus sur le bruit extérieur, ce n’est pas le cas en bruit intérieur où ces bruits deviennent gênants. Dans un contexte d’augmentation des puissances massiques, cette problématique se renforcera dans les années à venir.
  • Les accessoires pour l’hybridation des motorisations thermiques et les actionneurs électriques présents dans un véhicule sont aussi concernés, le critère d’acceptation étant de ne pas les entendre.

Outre le niveau sonore important, une forte dispersion des niveaux de bruit – dépassant 5 dB – est constatée sur des échantillons en sortie de production. Cette dispersion nuit à l’image de qualité du produit.

PRESENTATION

Les objectifs techniques du projet e-Silence sont doubles : Développer des méthodes numériques multiphysiques pour la conception silencieuse et robuste de machines tournantes. Les innovations du projet se déclinent comme suit :

  • Prendre en compte l’acoustique dès le début du cycle de la conception des machines pour estimer rapidement l’impact du design électromagnétique sur le bruit rayonné.
  • Développer des méthodes d’optimisation multi-harmonique pour les formes des parties actives de la machine dans le but de réduire les excitations électromagnétiques « à la source ».
  • Comprendre les phénomènes physiques à l’origine de la dispersion du bruit au moyen d’essais sur un lot de machines prélevées en sortie d’usine. Intégrer des méthodes permettant de prendre en compte les incertitudes dans les simulations.
  • Développer des techniques de réduction de modèle électromagnétique et dynamique des structures, afin de réduire les temps de calcul.

Ces méthodes seront utilisées pour développer des concepts de machines à bas niveaux sonores. Deux machines électriques, conçues par MMT pour des applications automobiles, serviront de support. Les travaux consisteront à optimiser la topologie des machines pour réduire les excitations électromagnétiques et la réponse vibroacoustique et à démontrer l’intérêt de doter le résinage d’une fonction « acoustique », en optimisant une résine pour réduire le bruit. Le projet permet de construire un socle d’expertise avec des méthodologies, des logiciels et des services sur la vibration de tout type de machines électriques. Ceci permettra de soutenir l’industrie française dans la maîtrise de ces aspects dans un monde plus électrique.

FINANCEMENT

FEDER
Union Européenne

SPONSORS

E-Silence

2018-2022

Ce projet a été sélectionné dans le cadre de l’appel à projet FUI-AAP23 du Fond Unique Interministériel (FUI). Il est subventionné par la Banque Publique d’Investissement (BPI France) et la région AURA via le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER – ce projet est cofinancé par l’Union Européenne).