Site institutionnel du Laboratoire Ampère - CNRS UMR5005

Sous réserve de la délivrance de l’autorisation de soutenance :

Jury :
Rapporteurs :
Mme Ruth Vazquez Sabariego, Professeure, KUL, Leuven, Belgique
M. Ermanno Cardelli, Professore, Univ. degli Studi di Perugia
Autres membres :
M. Laurent Daniel, Professeur, Centrale Supélec, Laboratoire GEEPS, Gif sur Yvette CEDEX
M. Christophe Geuzaine, Professeur, Univ. de Liège, Belgique
M. Riccardo Scorretti, CR CNRS, ECL, Laboratoire Ampère
M. Laurent Krähenbühl, DR CNRS, ECL, Laboratoire Ampère
Invités :
M. François Henrotte, Assistant de recherche et chargé de cours, UCLouvain, Belgique
M. Fabien Sixdenier, MCF HDR, UCB Lyon 1, Laboratoire Ampère

Résumé :
Les efforts de recherche pour améliorer la compacité des composants magnétiques pour des applications en électrotechnique et surtout en électronique de puissance ont conduit à augmenter la densité de flux ou/et la fréquence. Ajoutons que les signaux d’alimentation sont chargés en harmoniques. Consécutivement, les matériaux magnétiques, dans ces applications, sont soumis à des fréquences et températures élevées. Du point de vue de l’ingénieur, il est donc crucial d’avoir à disposition des modèles robustes et suffisamment précis pour prédire le comportement de ces matériaux à de hautes fréquences/températures.
Dans cette thèse, la modélisation de l’hystérésis statique des matériaux magnétiques a été faite avec le modèle énergétique de Henrotte. Ce modèle a ensuite été étendu pour prendre en compte la température à travers plusieurs de ses paramètres. Trois points de méthode sont mis en lumière : 1) la caractérisation magnétique spécifique pour extraire les données d’entrée nécessaires au protocole d’identification 2) L’extension du modèle à la température et l’analyse de sa précision et de sa robustesse, notamment à travers le nombre de cellules nécessaires pour avoir une précision satisfaisante. 3) L’implantation du modèle dans un logiciel éléments finis pour simuler le comportement d’un démonstrateur instrumenté pour vérification expérimentale.
Les approches menées dans cette thèse, ont permis de prendre en compte avec succès la température, dans le sens où la précision du modèle est satisfaisante sur toute la plage de température mesurée avec un même nombre de paramètres. Des comparaisons avec des signaux ou/et des températures ne faisant pas partie des données d’entrée ont été menées et ont permis de montrer une bonne robustesse du protocole d’identification et de la manière dont la température était prise en compte. De premières propriétés concernant l’évolution des paramètres du modèle avec la température ont pu être dégagées, ce qui ouvre des perspectives intéressantes pour l’établissement d’une loi de prédiction complète.
Sur un cas test dédié (type transformateur), mis en place lors de cette thèse, les simulations éléments finis et les résultats de mesure ont été en bon accord pour des signaux d’excitation pouvant mener à des champs alternatifs, avec harmoniques et produisant des champs tournants. Les résultats sur les grandeurs globales étaient globalement satisfaisants malgré un grand nombre d’hypothèses simplificatrices.
Enfin un certain nombre de travaux débutés, mais non finalisés sont présentés en tant que perspectives. On peut citer :
• la prise en compte des effets dynamiques à travers les paramètres du modèle énergétique.
• le(s) lien(s) existant entre la distribution des paramètres du modèle (extraits à partir de mesures globales macroscopiques) et les propriétés de la microstructure du matériau (mesurables à échelle microscopique).

Vidéo ici.