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L'équipe sera présente à la Foire de Hanovre, du 20 au 24 avril, pour présenter cette technologie et trouver des partenaires industriels pour sa mise en œuvre pratique. Hall 11, stand D41
Le texte suivant a été traduit automatiquement de l'allemand et n'a pas été post-édité.
Les appareils électriques et les machines doivent être construits avec le moins de matériaux possible et rester compacts. Pour cela, leurs moteurs électriques doivent également être petits et légers, tout en offrant une puissance élevée. Lorsque les moteurs fournissent une puissance importante dans un boîtier compact, ils chauffent. Les températures ne montent pas de manière uniforme dans le moteur. Au contraire, les valeurs mesurées varient d'un composant à l'autre. Les températures élevées affectent les moteurs électriques et réduisent leur durée de vie ainsi que leurs performances.
« Le fonctionnement sûr, mais aussi et surtout la commande efficace des moteurs électriques dépendent des pertes de puissance et des processus thermiques au sein du moteur électrique », explique le professeur Matthias Nienhaus de l'université de la Sarre. Pour que les moteurs fonctionnent en toute sécurité malgré des charges élevées et qu'aucun élément ne surchauffe à l'intérieur, l'idéal serait de surveiller en permanence la température : le moteur doit fonctionner de la manière la plus efficace possible sans atteindre des températures dangereuses. Mais intégrer des capteurs de température dans un moteur électrique de type « » n’est pas une mince affaire. Plus les moteurs sont petits, moins il reste de place pour un appareil de mesure supplémentaire. De plus, les valeurs mesurées sont justement intéressantes lorsque le moteur fonctionne à forte charge et à haut régime, ce qui ne facilite pas la tâche des capteurs. « Les méthodes traditionnelles de mesure de la température dans le moteur sont donc complexes et coûteuses, surtout en fonctionnement continu dans les parties mobiles du moteur. Dans la pratique, on y renonce donc régulièrement », explique Matthias Nienhaus.
Sur le campus de Sarrebruck, l'ingénieur en motorisation et son équipe développent un nouveau procédé qui permet justement cela : il permet de lire les données de température des moteurs électriques sans qu'il soit nécessaire d'installer beaucoup de matériel supplémentaire. À partir de quelques données provenant du moteur lui-même, il est possible de déterminer en permanence la température de ses composants pendant qu'il fonctionne. « Nous développons un système de contrôle qui indique les variations de température dans le moteur électrique pendant son fonctionnement. Un tel système de contrôle permet une régulation précise de la puissance avec un rendement élevé », explique M. Nienhaus. D'une part, le système pourrait avertir d'une surcharge et réduire la puissance à temps si la température augmente trop. D'autre part, il pourrait également augmenter la puissance lorsque tout est dans les normes, et ainsi tirer le meilleur parti des moteurs électriques.
Diagnostic de température assisté par IA – le moteur devient lui-même un capteur
Le groupe de travail de Nienhaus est spécialisé dans la transformation des moteurs électriques en capteurs et dans l’extraction de nombreuses données d’état directement à partir des champs électromagnétiques du moteur. Leur nouvelle technologie détermine les températures en cours de fonctionnement – y compris dans les pièces en rotation. « Nous estimons les températures en temps réel à l’aide de méthodes d’intelligence artificielle », explique Saeed Farzami, doctorant de l’équipe de Nienhaus. Afin de pouvoir déterminer les températures, il a collecté une multitude de données électriques, mécaniques et thermiques sur un banc d'essai qu'il a lui-même développé. Pour ce faire, il a équipé un moteur électrique de capteurs à tous les points critiques où la température peut entrer en jeu : à différents endroits dans les bobinages, dans le rotor et également sur le boîtier.
Il a interprété les signaux émis par les pièces rotatives du moteur dans tous les scénarios possibles : de la vitesse de rotation faible à élevée. L'ingénieur en s de propulsion a alimenté un réseau neuronal avec les données ainsi obtenues. Ces réseaux neuronaux artificiels s'inspirent du cerveau humain. Ils imitent son mode de fonctionnement, qui consiste à apprendre par « l'expérience » – sous forme, dans ce cas, de données d'entraînement. À l'instar de son modèle humain, un modèle d'IA artificielle peut être entraîné à reconnaître et à évaluer des schémas complexes grâce à ces masses de données et à la correction des résultats erronés. « Grâce aux modèles d'IA thermique, il devient possible d'estimer la répartition de la température dans les différents composants des entraînements électriques à partir d'un petit nombre de valeurs mesurées sur les moteurs électriques », explique Saeed Farzami.
À la Foire de Hanovre, l’équipe de recherche du professeur Matthias Nienhaus présente sa nouvelle technologie sur le banc d’essai des moteurs électriques. Le groupe de travail recherche des partenaires industriels afin de perfectionner le système de contrôle par IA pour l’estimation en temps réel de la température des entraînements électriques et de le transposer dans des applications pratiques.
Stand collectif « Germany’s Saarland », hall 11, stand D41.
Pour toute question :
Professeur Matthias Nienhaus (Chaire de technologie des entraînements de l’Université de la Sarre) :
Tél. : 0049 681 302-71681 ; E-mail :info@lat.uni-saarland.de
Saeed Farzami Sarcheshmeh :
Tél. : 0049 681 302-71690 ; e-mail : farzami@lat.uni-saarland.de
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