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Matériaux du Génie Electrique - Grenoble INP - G2Elab

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UMR 5269
 
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Matériaux du Génie Electrique

L'équipe met au point des modèles de matériaux magnétiques et/ou électriques représentatifs de leur comportement macroscopique. Ils sont destinés à étendre les possibilités de modélisation des logiciels de calcul de champ dans les milieux continus, en particulier dans le cadre de l'utilisation de la méthode des éléments finis. Les travaux sont menés en collaboration avec l'équipe MADEA « Machines, Matériaux et Dispositifs Electromagnétiques Avancés ».

L'équipe met au point des modèles de comportement hystérétique pour les matériaux magnétiques durs et doux :
- Un modèle général associant un modèle de Preisach pour l'aspect hystérétique et un modèle de Stoner-Wolfarth pour l'aspect vectoriel a été implanté dans FLUX (collaboration ALDITECH).

flux hysteresis
Profil d'aimantation obtenu après un processus d'écriture

-  Un modèle original d'hystérésis scalaire et vectoriel basé sur une analogie avec les réactions chimiques et destiné à modéliser le comportement des tôles magnétiques a été développé.

Modèle vectoriel d'hystérésis d'une tôle Fe-Ni

  • Hystérésis dynamique dans les matériaux magnétiques
 Un modèle général permettant la prise en compte des courants de Foucault engendrés par le mouvement de parois magnétique a été proposé. Il est basé sur la notion de champ moyen et permet d'exprimer les effets dynamiques locaux à l'échelle mésoscopique. Ces derniers sont finalement traduits au sein de la loi B(H) par l'intermédiaire un paramètre structurel lié au nombre de parois et donc dépendant de l'état magnétique du matériau et de sa dynamique. L'identification de ce paramètre permet de retrouver le comportement du matériau de façon très satisfaisante, quelque soit l'excitation appliquée sur ce dernier.


Beaucoup d'objets électrotechniques sont issus d'assemblages élémentaires (empilement de tôles magnétiques, conducteurs bobinés, matériaux composites). La simulation des dispositifs électromagnétiques tridimensionnels est grandement facilitée par la mise au point de modèles homogénéisés. Outre les travaux sur les tôles magnétiques feuilletés, l'équipe s'est intéressée à la représentation des conducteurs bobinés à l'aide de tenseurs de perméabilités complexes homogénéisées : ils permettent de simuler le comportement des conducteurs électromagnétiques en fréquence élevé de façon très satisfaisante.

pertes tranformateur
Modélisation d'un transformateur en haute fréquence
Les bobines secondaires sont décrites à l'aide d'une perméabilité complexe

En collaboration avec l'équipe MADEA nous développons une activité sur la modélisation des dispositifs supraconducteurs en deux et trois dimensions. Les matériaux supraconducteurs sont représentés par une loi en puissance, représentative du comportement en Haute Température. La simulation par éléments finis permet de calculer les performances dynamiques (pertes, amortissement) des dispositifs (palier magnétique, limiteur supraconducteur, câble).
 modélisation 3D supraconducteur

 Modélisation 3D de câbles supraconducteurs (contrat européen BIG-POWA)

Actuellement, l'équipe mène des travaux sur le couplage magnéto-thermique de ces dispositifs.
 
G2ELAB
Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble
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