Les multiplicateurs mécaniques à engrenages sont couramment utilisés dans les chaînes indirectes de conversion d'énergie électromécanique. Ils permettent d'obtenir un plus faible coût d'investissement et une plus faible masse que les chaînes directes. En contrepartie, ils augmentent les risques de défaillance et les coûts de fonctionnement associés. Le contexte de cette étude est celui des chaînes à génératrice semi-rapide et à multiplicateur magnétique, c'est à dire sans contact mécanique. La structure du multiplicateur magnétique étudiée est composée d'un rotor rapide à aimants, d'un rotor lent à aimants et d'une couronne de plots magnétiques intercalée entre les deux rotors. Cette dernière module les ondes de force magnétomotrice créées par les rotors dans les entrefers et produit un couple magnéto-mécanique moyen non nul ce qui génère une transmission de puissance. Cette architecture compétitive offre des performances potentiellement élevées pour des applications à fort couple comme l'éolien de forte puissance. Cette compétitivité est cependant à évaluer dans ce contexte éolien où le système est soumis à de fortes perturbations du couple aérodynamique pouvant générer des problèmes magnéto-mécaniques comme le désaccouplement magnétique des deux rotors ou la vibration des différentes pièces.

Cette étude traite du dimensionnement de la couronne de plots magnétiques feuilletés. Cette couronne subit un champ magnétique qui génère des chargements radiaux et orthoradiaux sur chacun des plots. Pour assurer la résistance mécanique de ces éléments, nous proposons de définir et d'optimiser des barres supports qui maintiennent mécaniquement les plots feuilletés et qui préservent les propriétés magnétiques du multiplicateur (pas de modification du champ magnétique ni des entrefers). A partir d'un modèle multi-corps dont les rigidités sont déterminées avec un modèle de type poutre pour les barres supports, il est possible de déterminer une première approximation des déformations et des contraintes subies par ces barres dans le cas d'un chargement magnéto-mécanique statique.

Une optimisation est proposée pour un multiplicateur de 6MW dans le contexte de l'éolien. L'objectif de cette optimisation est de minimiser le coût des matériaux magnétiques du multiplicateur et de maximiser la raideur des barres supports. L'optimisation comprend sept paramètres : les épaisseurs des aimants (2), des culasses (2), des pots ferromagnétiques et les nombres de paires de pôles des rotos à aimants (2). Dans un premier temps, les chargements radiaux et tangentiels sont déterminés. La procédure d'optimisation est basée sur un algorithme OEP (optimisation par essaims particulaires) ; les contraintes d'optimisation prennent en compte les contraintes mécaniques et magnétiques et seront présentées dans le papier final. Nous montrons alors qu'il est possible de maintenir les plots magnétiques à l'aide des barres supports avec des déplacements inférieurs à 5% des entrefers.