Contribution à la modélisation du magnétisme statique et

N° d’ordre Année 2010
THESE DE L‘UNIVERSITE DE LYON
délivrée par
L’UNIVERSITE CLAUDE BERNARD LYON 1
préparée au sein de
L’ECOLE DOCTORALE
ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE, AUTOMATIQUE
DE LYON
DIPLOME DE DOCTORAT
(arrêté du 7 août 2006)
soutenue publiquement le 13 décembre 2010
par
M. MARION Romain
TITRE :
Contribution à la modélisation du magnétisme statique et
dynamique pour le génie électrique
Directeur de thèse : M. KRÄHENBÜHL Laurent
Co-directrice de thèse : Mme RAULET Marie-Ange
JURY :
M Burais Noël
M Dular Patrick (rapporteur)
M Fraisse Hervé
Mme Kedous-Lebouc Afef (rapporteur)
M Krähenbühl Laurent
Mme Raulet Marie-Ange
M Sadowski Nelson

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Contribution à la modélisation du magnétisme statique et dynamique

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RESUME
De nos jours, la modélisation numérique constitue un outil indispensable pour le
prototypage de convertisseurs électromagnétiques. Les matériaux magnétiques
jouent un rôle essentiel dans la conversion de l’énergie, il est donc nécessaire de
maîtriser leur comportement et leur représentation. L’objectif de ce travail s’inscrit
dans ce cadre et s’attache à élaborer des lois réalistes de comportement de
matériaux afin de les inclure dans des simulateurs de circuits. Concernant le
comportement statique, le modèle de Jiles-Atherton a été implémenté puis adapté,
simplifié et modifié afin d’en améliorer la précision et l’implémentation. La
modélisation dynamique du matériau a été effectuée grâce au modèle DWM
élaboré au laboratoire Ampère. Ce modèle intègre les effets dynamiques
excédentaires grâce à une loi « dynamique de matériau » implémentée au sein de
l’équation de diffusion magnétique. Ce modèle a été ensuite homogénéisé afin
d’en améliorer son implémentation future dans un simulateur de circuit. Chacun des
différents modèles a été testé et validé sur plusieurs échantillons.
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MOTS-CLES
Hystérésis statique ; Hystérésis dynamique ; Modélisation numérique ; Matériaux
magnétiques ; Physique du magnétisme ; Homogénéisation de l’équation de
diffusion magnétique.
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TITLE
Contribution of static and dynamic magnetism modelings for electrical engineering
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ABSTRACT
Nowadays, numerical modeling is an indispensable tool for the prototyping of
electromagnetic converters. Magnetic materials play an essential role into the
energy conversion so it is necessary to control their behavior as well as their
modeling. The objective of this work is to develop realistic laws of material behavior
for circuit simulators use. Regarding the static behavior, the Jiles-Atherton model has
been implemented and adapted, simplified and modified to improve accuracy and
implementation. Dynamic modeling of the material was performed using the model
DWM developed into the Ampere laboratory. This model incorporates the
excedentary dynamic effects thanks to a "dynamical material law" implemented
into the magnetic diffusion equation. Then this model was homogenized to improve
its future implementation in a circuit simulator. Each of the different models has been
tested and validated on several samples.
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KEYWORDS
Static hysteresis ; Dynamic hysteresis ; Numeric modeling ; Magnetic materials ;
Physics of the magnetism ; Magnetic diffusion equation homogenization.
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INTITULE ET ADRESSE DE L'U.F.R. OU DU LABORATOIRE :
Laboratoire AMPERE, UMR 5005, Bâtiment OMEGA, Université Lyon 1
43 Bd du 11 novembre 1918 69622 Villeurbanne

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Contribution à la modélisation du magnétisme statique et dynamique

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