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Thèse Année : 2004

Caractérisations physicochimique et magnétique de rubans nanocristallins à haute perméabilité et étude de leur intégration en électronique de puissance

Résumé

Nanocrystalline alloys are recent magnetic materials and the behavioural laws described and used for the elaboration process are not established for industrially high performances alloys. After a short talk on nanocrystalline specificity, and on the basis of industrial account about their performance decreases due to packaging constraints, we focused on the analysis and comprehension of magnetization mechanism. The magnetoelastic effects are pointed out and the discrimination of the various sources of anisotropy are then put forward. The outcome of manufacturing process and the high dynamic performances of nanocrystalline alloys suggest them as first-rate materials in power electronics applications. The magnetic high frequency characterizations of these materials are of great interest for power designer to optimize magnetic components size/cost, as well as for manufacturers to provide a feedback to elaboration process (compositions and heat treatments). In this context, we propose here to develop a high frequency characterization of FeCuNbSiB, assuming losses prediction and hysteresis loop calculation based on a Loss Surface model (LS) and an optimization procedure to evaluate global performances of the materials in power electronics design framework.
Les alliages magnétiques nanocristallisés (FeCuNbSiB) sont depuis quelques années présents sur le marché de l'électronique de puissance. Cependant, les lois comportementales décrites et profitables en vue de l'optimisation de ces alliages ne sont pas établis pour les nuances les plus performantes industriellement. Dans un premier volet, cette étude s'oriente alors vers l'analyse et la compréhension des mécanismes d'aimantation. L'importance des effets magnétoélastiques et la discrimination des différentes sources d'anisotropie sont alors mises en exergue. Dans un second volet, l'intégration des alliages nanocristallins dans les applications d'électronique de puissance est investiguée par le biais de dimensionnements optimisés de composants. L'étude des performances dynamiques de ces alliages dans le cas de sollicitations électromagnétiques générées par les alimentations à découpage est alors présentée et s'appuie sur le développement d'un modèle d'hystérésis scalaire dynamique LS (Loss Surface). Le dernier point fédère tous les points précédents et concerne le dimensionnement optimisé de transformateurs nanocristallins hautes fréquences. Dans le cadre d'une démarche d'optimisation, des modèles analytiques de pertes magnétiques, Joule et un modèle thermique sont alors développés. Dans ce contexte, le dimensionnement optimisé d'un transformateur en rubans nanocristallins est alors considéré pour valider in fine la démarche globale.
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Dates et versions

tel-00740409 , version 1 (10-10-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00740409 , version 1

Citer

Hervé Chazal. Caractérisations physicochimique et magnétique de rubans nanocristallins à haute perméabilité et étude de leur intégration en électronique de puissance. Energie électrique. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00740409⟩
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