Modélisation de l'hystérésis dans les matériaux magnétiques et Introduction de modèles dans le logiciel de simulation aux éléments finis Flux3D

Amir Nourdine (1)

1 G2ELab - Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble

An analytical hysteresis model is developed using for the first time an analogy between magnetic state transformations and chemical reactions. So, magnetisation is the thermodynamic balance result obtained by transposing chemistry results into magnetic material context. Adapted static hysteresis models are constructed for different iron sheet alloys. The models are able to represent scalar or vectorial B(H) law for GO SiFe or cubic textured NiFe sheet Scalar models are validated with centred loops, reversal curves and minor loops, vectorial models, with rotating circular induction in the plane of the sheet and sinusoidal induction applied along rolling, transverse and 45° direction, The static hysteresis model and Preisach models are introduced in Flux3D software. They are used to simulate an example defined in the context of SDSE (Sûreté et Disponibilité des Systèmes Electrotechniques) Research Grouping. Then, tools that allow storing information were introduced in Fiux3D. A dynamic hysteresis model is also elaborated from static one. Dynamic hysteresis phenomena are characterised by a magnetic lag on static phenomena. This model which uses mathematical tools of non-integer integration can represent dynamic hysteresis and induced current phenomena. It is validated with measurements carried out from 0 to 1000Hz.

Une modélisation analytique de l'hystérésis est développée en utilisant pour la première fois une analogie entre les transformations des états magnétiques et les réactions chimiques. L'aimantation est alors le résultat d'un équilibre thermodynamique obtenu en transposant les résultats de la chimie à la physique des matériaux. Ces modèles sont capables de représenter la loi B(H) scalaire ou vectoriel de tôles FeSi GO ou FeNi à texture cubique. Le modèle statique de l'hystérésis et des modèles de Preisach sont implantés dans le logiciel Flux3D. Ils sont utilisés pour simuler un cas test défini dans le cadre du GDR Sûreté et Disponibilité des Systèmes Electrotechniques. Pour cela, des outils qui permettent de stocker l'information ont été mis en place. Un modèle dynamique de l'hystérésis est élaboré à partir d'un modèle statique. Les phénomènes de l'hystérésis dynamique sont caractérisés par un retard de phase par rapport aux phénomènes statiques.

Mots clés: Analogie aux réactions chimiques; Matériaux magnétiques; Loi de comportement; Simulation numérique; Méthode des éléments finis; Mécanismes de l'hystérésis; Modèle statique et dynamique; Modèle vectoriel d'hystérésis

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Amir Nourdine. Modélisation de l'hystérésis dans les matériaux magnétiques et Introduction de modèles dans le logiciel de simulation aux éléments finis Flux3D. Sciences de l'ingénieur [physics]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00491465⟩