Méthode de mesure des fréquences propres et des coefficients d'amortissement d'une machine synchrone a aimants permanents

(Reçu le 31 janvier 1994, revisé le 25 avril 1994, accepté le 4 mai 1994)

Abstract
The vibratory behaviour of permanent magnet synchronous machines depends on the modal characteristics of the mechanical structure of their stator (natural frequencies, damping factors, modal shapes). In this paper, a novel method, to determine experimentally these characteristics, is presented. First, the classical technics used to measure the modal characteristics are presented. A theoretical study establishes a relation between the supply currents and the vibrations deriving from electromagnetic phenomena. According to this study, an experimental method, which enables to determine the natural frequencies and the damping factors of the stator mechanic structure, is proposed : it is carried out with the rotor at standstill and uses the forces produced by the supply currents as excitation sources for the mechanical structure. In order to validate the proposed method, it is brought into work on an experimental bench and the results are compared to the ones obtained from the classical method using hammer excitations.

Résumé
Le comportement vibratoire des machines synchrones à aimants permanents dépend considérablement des caractéristiques modales de leur structure mécanique (déformées spatiales, fréquences propres, coefficients d'amortissement). Dans cet article, nous présentons une nouvelle méthode pour les déterminer expérimentalement. Tout d'abord, les techniques classiquement utilisées pour mesurer les caractéristiques modales sont présentées. Puis, une étude théorique établit une relation entre les courants d'alimentation et les vibrations d'origine électromagnétique. A partir de cette étude, une nouvelle méthode, permettant de déterminer les fréquences propres et les coefficients d'amortissement de la structure mécanique de la machine, est proposée : elle s'effectue avec le rotor de la machine à l'arrêt et utilise les forces produites par les courants d'alimentation comme sources d'excitation de la structure mécanique. Afin de la valider, cette méthode est mise en oeuvre sur un dispositif expérimental et les résultats sont comparés à ceux obtenus par la méthode classique d'essais par impacts.