Orientation et affectation des bornes aux régions de type conducteur bobiné dans les domaines périodiques 3D

Introduction

Ce chapitre explique comment affecter une région de type conducteur bobiné sans pertes, avec pertes et description géométrique simplifiée ou avec pertes et description géométrique détaillée aux volumes et discute de la procédure nécessaire pour créer ses bornes électriques et définir le sens du courant lorsqu'une périodicité existe dans un projet Flux 3D.

Lorsque le projet Flux 3D contient une périodicité, la procédure d'orientation est influencée par la présence d'une condition de symétrie imposant un champ magnétique tangent aux frontières du domaine éléments finis (permettant de ne représenter qu'une partie du dispositif) et donc mérite une attention particulière de la part de l'utilisateur.

Dans les sections suivantes, l'exemple d'un bobinage de machine tournante triphasée sera adopté pour expliquer :

comment affecter une région de type conducteur bobiné à des volumes lorsqu'ils sont coupés par les plans de périodicité ;
comment orienter le sens du courant des régions de type conducteur bobiné en affectant leurs bornes de manière cohérente, en fonction de l'existence d'une symétrie de champ tangent et du type de périodicité (paire/cyclique ou impaire/anti-cyclique) dans le projet.

Exemple de machine tournante

Prenons une machine tournante triphasée avec périodicité et avec ou sans plan de symétrie de type Champ magnétique tangent. Les trois phases A, B et C sont découpées en trois régions :


PHASE_A	PHASE_B	PHASE_C

Ce type de région peut être coupée par un plan de périodicité ou par un plan de symétrie de type Champ magnétique tangent


Bobinage triphasé d'une machine tournante. Il y trois phases : la phase A (orange), la phase B (rose) et la phase C (vert) et une région par phase
Un quart du dispositif est représenté en présence de périodicités	La moitié du quart est représentée due aux périodicités et à la symétrie de type Champ magnétique tangent

Figure 1. **Description des régions de type conducteurs bobinés et leurs volumes associés**

Avertissement : Dans le cas d'une Région de type conducteur bobiné avec pertes et description géométrique détaillée l'utilisateur doit assigner une région par groupe de volume non contigue, dans ce cas, les régions doivent être décrites comme montré ci dessous :


PHASE_A_1	PHASE_B_1	PHASE_C_1
PHASE_A_2	PHASE_B_2	PHASE_C_2
PHASE_A_3	PHASE_B_3	PHASE_C_3
PHASE_A_4	PHASE_B_4	PHASE_C_4
PHASE_A_5	PHASE_B_5	PHASE_C_5

Figure 2. **Nom des régions de type conducteur bobiné avec pertes et description géométrique simplifiéede la machine électrique.**

Comment assigner une région de type conducteur bobiné aux volumes lorsqu'ils sont coupés par des plans de périodicités ?

Les volumes de la région de type conducteur bobiné doivent correspondre à la bobine entière. Lorsqu'un plan de périodicité coupe cette région, les volumes sont découpés en deux groupes de volumes contigus. Les deux groupes sont reliés par les faces périodiques comme décrit dans les figures ci dessous.

Cette section explique comment assigner une région de type conducteur bobiné aux volumes lorsqu'ils sont coupés par des plans de périodicités avec les commandes suivantes :

Affecter les régions aux volumes (mode compléter)
Affecter les régions aux volumes (mode modifier)


	Une partie de la région PHASE_A représentant un volume contigu	Une autre partie de la région PHASE_A représentant deux groupes de volumes contigus car il est coupé par un plan de périodicité
Avec un plan de symétrie
Sans plan de symétrie

Tous les volumes d'une région de type conducteur bobiné doivent être sélectionnés avec la commande Affecter les régions aux volumes (mode compléter) ou avec la commande Affecter les régions aux volumes (mode modifier)s.

Comment définir les bornes électriques ?

Cette partie explique comment définir les bornes électriques d'une région de type conducteur bobiné lorsqu'il y a un plan de périodicité à l'aide des commandes suivantes :

Orienter spires des régions conducteurs bobinés (mode complété)
Orienter spires des régions conducteurs bobinés (mode modifié)

La procédure générale pour orienter une région de type conducteur bobiné avec ces commandes est décrite dans la page de documentation suivante : Orientation du courant pour les régions de type conducteur bobiné dans Flux 3D.

Cependant, cette procédure générale devient légèrement différente dans les projets

Avec une périodicité de type paire/cyclique,
Avec une périodicité de type impaire/anti-cyclique,
Avec une périodicité de type paire/cyclique et une symétrie de type Champ magnétique tangent,
Avec une périodicité de type impaire/anti-cyclique et une symétrie de type Champ magnétique tangent.

Ces quatre cas sont abordés dans les sous-sections suivantes.

Périodicité paire ou impaire :

En présence de périodicités paires ou impaires, une face interne (les faces aux frontières des volumes de la bobine ne sont pas admises) représentant une section transversale de la bobine est nécessaire. Si aucune face de ce type n’existe, il faut en créer une en allant dans le contexte du Modeleur. Ces faces n'ont pas besoin d'être dans le même plan ou d'être orthogonales à la densité de courant. La façon de définir les bornes électriques pour une bobine avec la commande Orienter spires des régions conducteurs bobinés (mode complété / modifié) est décrite ci-dessous. Cela dépend si la région est coupée par les plans de périodicité ou non :

Sélectionner borne interne,
Sélectionner les faces décrivant la borne d'entrée / sortie,
Sélectionner la ligne indiquant le côté de la borne d'entrée et le sens positif du courant.

Les faces et lignes choisies pour les bornes des régions des phases A, B et C doivent être telles que le courant tourne dans le même sens dans les bobines des phases A et B, et dans le sens opposé dans la phase C pour avoir un champ tournant dans l'entrefer de la machine.


Sélection des faces et de la ligne de la borne d'entrée des régions pour une périodicité paire
Périodicité paire PHASE_A
Périodicité paire PHASE_B PHASE_C

Périodicité de type paire et symétrie de type "Champ magnétique tangent" :

Lorsqu'il y a une périodicité paire et une symétrie de type Champ magnétique tangent, les faces pour les bornes électriques sont localisées au niveau du plan de symétrie. La façon de définir les bornes électriques pour une bobine avec la commande Orienter spires des régions conducteurs bobinés (mode complété / modifié) est décrite ci-dessous. Cela dépend si la région est coupée par les plans de périodicité ou non :

Sélectionner bornes externes,
Sélectionner les faces de la borne d'entrée, elles sont localisées sur le plan de symétrie.
Sélectionner les faces de la borne de sortie, elles sont localisées sur le plan de symétrie.


Sélection des faces pour les bornes de la région (vue du dessous)
PHASE_A
PHASE_B PHASE_C

Périodicité de type impaire et symétrie de type "Champ magnétique tangent" :

Lorsqu'il y a une périodicité impaire et une symétrie de type Champ magnétique tangent, les faces pour les bornes électriques sont localisées au niveau du plan de symétrie. La façon de définir les bornes électriques pour une bobine avec la commande Orienter spires des régions conducteurs bobinés (mode complété / modifié) est décrite ci-dessous. Cela dépend si la région est coupée par les plans de périodicité ou non :

Si les régions ne sont pas coupées par un plan de périodicité, comme pour une partie de la région PHASE_A:
- Sélectionner bornes externes,
- Sélectionner les faces de la borne d'entrée, elles sont localisées sur le plan de symétrie,
- Sélectionner les faces de la borne de sortie, elles sont localisées sur le plan de symétrie.
Si les régions sont coupées par un plan de périodicité et que le courant positif rentre par un plan de symétrie comme les parties des régions PHASE_A et PHASE_B:
- Sélectionner bornes externes,
- Sélectionner les faces de la borne d'entrée, elles sont localisées sur le plan de symétrie,
- Ne pas sélectionner de faces pour la borne de sortie.
Si les régions sont coupées par un plan de périodicité et que le courant positif sort par un plan de symétrie comme la région PHASE_C:
- Sélectionner bornes externes,
- Ne pas sélectionner de faces pour la borne d'entrée,
- Sélectionner les faces de la borne de sortie, elles sont localisées sur le plan de symétrie.


Sélection des faces pour les bornes de la région (vue du dessous)
PHASE_A
PHASE_C

Approche alternative pour définir les bornes électriques dans les projets sans une symétrie physique

Dans certaines circonstances, des régions de conducteur de bobine réunissant les caractéristiques suivantes peuvent exister dans un projet Flux :

la région de type conducteur bobiné est coupée par les plans de périodicité ;
la région de type conducteur bobiné n'a pas de faces internes qui pourraient être assignées à une borne interne ;
la région de type conducteur bobiné n'est pas coupée par un plan de symétrie imposant la condition physique Champs magnétiques tangentiels, champs électriques normaux.

Un exemple d'une telle région de type conducteur bobine est donné par le conducteur en forme d'anneau illustré ci-dessous (et par la région de type conducteur bobiné PHASE_C dans l'exemple de la machine tournante considéré ci-dessus également). Dans ce cas, il est plus facile de créer la borne électrique requise sur les plans de périodicité, et la procédure dépend du type de périodicité. Ces deux possibilités sont abordées dans les deux paragraphes suivants.

Figure 3. Exemple d'une région de type conducteur bobiné en forme d'anneau dans un domaine éléments finis avec une périodicité de 90^o.

Périodicité cyclique

Lorsque le projet a une périodicité cyclique, qu'il n'existe pas de symétrie et que la région est coupée par les plans de périodicité, les faces des bornes à sélectionner sont celles situées sur les plans de périodicité.

La procédure pour définir les bornes d'une bobine avec la commande Orienter spires des régions conducteurs bobinés (mode compléter/ mode modifier) est décrite ci-dessous :

sélectionnez bornes externes ;
sélectionnez les faces de la borne d'entrée en fonction de l'orientation du courant dans la région de type conducteur bobiné. Ces faces sont situées sur un plan de périodicité ;
Sélectionnez les faces de la borne de sortie. Elles sont situées sur l'autre plan de périodicité.


Sélection des faces qui représentent les bornes d'une région de type conducteur bobiné avec une périodicité cyclique.
Configuration	Sélection des faces
Première approche avec bornes supérieures
Deuxième approche avec bornes inférieures

Figure 4. Sélection des faces qui représentent les bornes d'une région de type conducteur bobiné en forme d'anneau avec une périodicité cyclique.

Périodicité anticyclique

Lorsque le projet a une périodicité anticyclique, qu'il n'y a pas de symétrie et que la région est coupée par les plans de périodicité, les faces des bornes à sélectionner sont également celles situées sur les plans de périodicité.