caracterisation multiphysique des materiaux

CARACTERISATION MULTIPHYSIQUE DES MATERIAUX FERROMAGNETIQUES UTILISES
DANS LA FABRICATION DES MACHINES ELECTRIQUES
Financement : CIFRE Valeo en partenariat avec le laboratoire L2EP (Lille)
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Contexte
Dans le processus de conception des machines électriques, les effets magnétiques sont au coeur
de la démarche et la modélisation associée se doit d’être fiable afin de garantir des performances
lors de la fabrication du dispositif. Ceci est notamment lié à l’utilisation de modèles précis pour
représenter le comportement des matériaux ferromagnétiques qui constituent les machines
électriques. Par ailleurs, il a été montré que les procédés de fabrication pouvaient impacter
fortement les caractéristiques de ces matériaux. Les caractéristiques des matériaux bruts qui sont
utilisés pour le dimensionnement ne correspondent plus nécessairement aux caractéristiques
réelles ce qui se traduit par un biais entre les performances mesurées et celles prévues. Il est donc
nécessaire de caractériser les matériaux en fin de chaîne. Les méthodes standards sont souvent
destructives puisque qu’elles nécessitent l’extraction d’un échantillon de forme normalisée.
Récemment une technique de caractérisation non destructive basée sur la technique des quatre
pointes a été proposée.
Problématique
L’efficacité énergétique des machines électriques repose grandement sur les performances des
matériaux ferromagnétiques qui dépendent également des contraintes au cours du
fonctionnement des machines. Des travaux montrent que des paramètres comme la température
et les contraintes mécaniques modifient les caractéristiques magnétiques des matériaux et donc
les performances des machines électriques. Il est donc important de connaître et de modéliser
l’effet de ces paramètres afin de prévoir le comportement des machines électriques sur toute la
gamme de vitesse et de température. De la même façon, l’aspect vieillissement des propriétés
magnétiques doit être abordés afin de qualifier les performances dans les conditions réelles
d’exploitation.
Objectifs
L’objectif de la thèse est donc de développer des méthodes de caractérisation locale permettant
d’étudier l’impact de la température et des contraintes sur le comportement magnétique et
électrique de pièces en fin de chaîne de fabrication. Ces méthodes seront appliquées au cas de la
machine à griffes et en particulier des pièces polaires. Des modèles de comportement seront
développés puis ensuite implantés dans un modèle éléments finis de l’alternateur.
Ces travaux s’effectueront dans le cadre de la collaboration entre le L2EP et Valeo qui travaillent
depuis maintenant plusieurs années sur l’impact des procédés de fabrication sur les performances
des machines électriques. Dans ce cadre, une technique de caractérisation non destructive est en
cours de test sur des géométries simples et devrait être étendue sous peu à des géométries
complexes correspondant à des pièces fabriquées (roue polaire d’alternateur). Le travail demandé
est dans la continuité de ces travaux et se basera sur tous les savoir faire du L2EP et de Valeo dans
le domaine de la caractérisation et de la modélisation des matériaux magnétiques et des machines
électriques.