Oualid MESSAL soutient sa thèse le 09/12/2013 à 14h - Amphithéâtre Ampère, Bâtiment Lippmann, Campus de la Doua, UCBL
Titre :
Caractérisation et modélisation du comportement thermomagnétique d’alliages
FeNi pour le prototypage virtuel
Jury :
- Directeurs de thése : BURAIS Noêl ; MOREL Laurent ; SIXDENIER Fabien
- Rapporteurs : MEUNIER Gérard ; PIRIOU Francis
- Examinateurs : MULTON Bernard ; WAECKERLE Thierry
Résumé :
L’avènement du Génie électrique, il y a plus d’un siècle maintenant, s’est accompagné dès ses débuts, de recherche de matériaux ferromagnétiques performants pour la réalisation de l’élément central des dispositifs électromagnétiques, le circuit ou noyau magnétique. Ces matériaux, constitués initialement de fer, ont été très vite alliés au silicium, au cobalt et au nickel. Pour un dispositif donné, le choix d’un tel ou tel matériau passe souvent par un exercice de compromis vis-à-vis des besoins applicatifs (performances magnétiques, caractéristiques mécaniques et thermiques, etc., et bien sûr coût). La fréquence et la
température de fonctionnement sont entre autres des paramètres importants. Parmi ces matériaux, les FeNi, bien qu’ils soient matures industriellement, voient toujours de nouveaux marchés industriels s’ouvrirent à eux année après année grâce à l’attrait technique qu’ils exercent.
Ce travail s’inscrit dans la continuité des recherches engagées à AMPERE sur les modèles comportementaux de matériaux magnétiques avec prise en compte des effets de la température. En effet, la recherche permanente de performances et de compacité ou intégration pour tous les dispositifs électromagnétiques soumet les circuits magnétiques à des contraintes physiques et en particulier thermiques de plus en plus sévères. Il est donc nécessaire de caractériser et modéliser précisément les matériaux ferromagnétiques, et plus particulièrement les alliages FeNi, afin de les intégrer dans les outils de conception et d’optimisation de ces dispositifs. Pour cela, nous avons notamment dû mettre en oeuvre un dispositif expérimental adapté, et réaliser de nombreuses et longues expérimentations afin d’élaborer des modèles performants de comportement de ces matériaux. Ces modèles ont été ensuite testés sur un démonstrateur réel. Dans le cadre de cette thèse qui s’est déroulée en collaboration avec le Centre de Recherche du groupe APERAM, nous avons choisi une application particulièrement sensible en matière de sécurité des personnes, le système de protection différentielle où le circuit magnétique (en alliage Fe–50%Ni ou Supra50) constitue une part très importante des performances et de la fiabilité.
Enfin, une sélection de nouveaux alliages FeNi(Cr, Cu) à faible teneur en Ni (donc économiques) issue du Centre de Recherche d’APERAM a été étudiée en vue de tester leur aptitude à remplacer le Supra50 dans ces systèmes. Le but est au final de proposer des alliages FeNi économiques aptes à la fabrication du circuit magnétique des relais de disjoncteurs différentiels à propre courant.
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