Méthode tensorielle générale pour une modélisation multiphysique

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Université Paul Verlaine de Metz
École Doctorale de Lorraine
d’Informatique, Automatique, Électronique et Mathématiques
THESE DE DOCTORAT
Spécialité: Génie Électrique
présentée par
Vicente AUCEJO – GALINDO
pour obtenir le grade de DOCTEUR
Méthode tensorielle générale
pour une modélisation multiphysique
de dispositifs magnétomécaniques rapides
soutenue publiquement à l’ENIM le 16 avril de 2010 devant le Jury composé de:
M. P. PADILLA École Nationale d’Ingénieurs de Metz Président
M. S. ALLANO École Normale Supérieure de Cachan Rapporteur
M. R. BARGALLÓ Université Polytechnique de Cataluña Examinateur
M. H. FAYARD École Nationale d’Ingénieurs de Metz Examinateur
M. R. SANCHÉZ GRANDÍA Université Polytechnique de Valence Rapporteur
M. N. REZG Université Paul Verlaine de Metz Examinateur
M. R. VIVES FOS Université Polytechnique de Valence Examinateur
Travaux scientifiques réalisée au :
LGIPM – Ecole Nationale d’Ingénieurs de Metz
GREA - Groupe de Recherche en Électromécanique Avancée (Espagne)

Résumé
Actuellement la connaissance objectif de dispositifs électromagnétiques est achevée par
diverses approches complémentaires. D'une part l'approche physique avec ses
formulations mathématiques des forces magnétiques. D'autre part, les approches
multiphysiques afin d'aboutir à une connaissance plus fine, et plus réelle, des
phénomènes physiques associés aux interactions qui agissent dans le dispositifs. Et
finalement, l'approche interdisciplinaire qui tiendrait en compte le cycle de vie du produit,
l'éco-conception. Une conception d'un micromoteur ultra rapide à aimantation induite et
flux axial est présentée dans ce mémoire avec l'approche physique montrant les limites
de celle-ci . Partant donc de l'approche physique, une nouvelle méthode tensorielle
générale est développée comme apport à une modélisation multiphysique de dispositifs
électromagnétiques, regroupant ainsi les diverses formulations numériques de forces
magnétiques. Une caractérisation du nouveau tenseur est présentée et appliquée pour le
calcul des forces valable aussi sur des milieux en contact.
MOTS-CLES
Méthode de calcul de forces, Formulation Tensorielle, Modélisation multiphysique,
Densité des forces
Summary
Currently the goal of knowledge electromagnetic devices is completed by means of
several complementary approaches. On one hand the physical approach with
mathematical formulations of magnetic forces. On the other hand, multiphysic
approaches to achieve a deeper insight and more real, physical phenomena associated
with interactions that act in the devices. And finally, the interdisciplinary approach that
takes into account the lifecycle of the product, so called eco-design. A design of an ultra
fast micromotor with induced magnetization and axial flux is presented in this work with
the physical approach showing the restrictions thereof. Accordingly therefore, the
physical approach, a new tensor method is developed as a general contribution to a
multiphysic modeling of electromagnetic devices, bringing together the several numerical
formulations of magnetic forces. A characterization of the new tensor is presented and it
can be also applied to the computation of the forces on bodies in contact.
KEY WORDS
Forces computation methods, Tensor Formulation, Multiphysics modelisation, Force
densities