Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Matérieux magnetiques doux“

Afin de parvenir a augmenter les performances des machines tournantes, les logiciels de conception doivent être affinés pour fournir de meilleurs estimations des pertes générées. L'objectif dans cette étude est donc l'amélioration des modèles de matériaux magnétiques doux en 2D . Des approches dites 'a priori' et 'a posteriori' (Preisach, loss surface) seront évaluées et comparées en s'appuyant sur l'expérimentation et la simulation. Le modèle Loss surface a été vectorisé afin de permettre la prise en des phénomène dit d'hystérésis dynamique en résolution élément finis
In order to increase the performance of rotating machines, design software must be refined to provide better estimates of the losses generated. The aim of this study is therefore to improve 2D soft magnetic material models. So-called 'a priori' and 'a posteriori' approaches (Preisach, loss surface) will be evaluated and compared, based on experimentation and simulation. The loss surface model has been vectorized to take into account dynamic hysteresis phenomena in finite element resolution

Nous presentons une etude sur les materiaux magnetiques doux a anisotropie evanescente, et plus particulierement sur les materiaux nanocristallins. Cette etude se decompose en deux parties. La premiere partie, une approche numerique basee sur l'integration de l'equation de gilbert landau et lifshitz, permet l'etude du modele a anisotropie aleatoire a une dimension, applique aux materiaux nanocristallins. Ces simulations micromagnetiques nous permettent de comprendre les mecanismes d'aimantation mis en jeu et mettent en evidence la presence de nuds de parois qui sont lies a la topologie 1d du systeme. Dans la deuxieme partie de cette these, nous nous interessons a la dynamique des parois de bloch dans les materiaux nanocristallins doux. Nous observons experimentalement la multiplication des parois pour un champ critique. Ce champ critique permet d'approcher la valeur de l'energie surfacique des parois et donc de remonter a l'anisotropie vue par celles-ci.

L'alliage cofecu a ete choisi pour son aptitude a repondre aux criteres que doit remplir tout nouveau materiau magnetique doux des tetes magnetiques. Une etude electrochimique des phenomenes de depot, a permis de preciser les parametres operatoires qui influent sur la composition de l'alliage. Des depots sont d'abord realises sur de grandes surfaces pour les caracterisations magnetiques et structurales: un lien est etabli entre la composition donnant les proprietes optimales et la structure de l'alliage. Les depots dans des caissons de taille micronique pour les tetes magnetiques couches minces sont ensuite etudies pour optimiser l'obtention de la piece polaire superieure. Le depot est enfin realise sur de vraies tetes qui sont ensuite testees. Les resultats obtenus sont encourageants car l'overwrite et le wiggle sont bien ameliores. La tenue en frequence pourrait etre amelioree en appliquant un champ magnetique plus eleve pendant le depot. Des ajouts de molybdene dans l'alliage ont conduit a de meilleures proprietes magnetiques laissant esperer une reponse encore meilleure de la tete

Les procédés de dépôts en couche épaisses, que l'on retrouve dans la mise en oeuvre des systèmes de communications et de détections, sont à l'origine de l'intérêt croissant pour les matériaux magnétiques composites. Ces matériaux sont obtenus par mélange, en proportions variables, d'une ou plusieurs poudres magnétiques choisies en fonction de leurs propriétés originales et de poudres non magnétiques. Ce travail est une étude fondamentale des propriétés magnétiques des matériaux composites, et a pour but la modélisation de leur susceptibilité magnétique en champ faible. Le modèle que nous proposons pour décrire les propriétés magnétiques de ces matériaux composites est issu, comme la majorité des lois de mélanges, d'une théorie de champ moyen. L'intérêt de ce modèle est de présenter une forme analytique compacte qui ne fait intervenir qu'un nombre restreint de paramètres dont le sens physique a été défini dans cette étude. Le premier paramètre est la susceptibilité intrinsèque Xi, liée aux propriétés magnétiques des constituants du mélange. L'étude expérimentale, menée sur des composites à base de poudre de ferrites, a permis de montrer que l'aimantation de ces matériaux composites se fait principalement par rotation des moments ce qui nous a conduit à identifier Xi à la susceptibilité rotationnelle de la poudre magnétique utilisée. Le second paramètre intervenant dans notre modèle est le coefficient effectif de forme N, lié au caractère dispersé de la matière. Il tient compte de manière globale de l'ensemble des interactions qui dépendent à la fois de la forme des particules et de leurs arrangements sous forme d'agrégats. L'aptitude du modèle à prédire les comportements de la susceptibilité magnétique des matériaux composites a été vérifiée de façon expérimentale du domaine statique jusqu'aux hyperfréquences.

Les matériaux magnétiques doux (Fe, Ni, Co, ... sous forme cristalline, polycristalline ou amorphe) sont utilisés en électrotechnique pour convertir l'énergie, guider les lignes de flux et transmettre des signaux. Leur principale caractéristique est de s'aimanter aisément. Ces matériaux sont aussi conducteurs et des courants sont induits en régime transitoire et périodique. Ces derniers peuvent être classiquement
diffusés à une échelle macroscopique mais aussi et surtout localement induits dans une microstructure magnétique en mouvement et réarrangement incessant. Ces effets d'amortissement et de pertes dynamiques ont plusieurs conséquences parfois difficilement prévisibles:
des pertes d'énergie, des temps de retard, de la distorsion de signal et de la rémanence. Nous nous intéressons à la recherche de modèles
fidèles dans le but de comprendre les propriétés des matériaux ferromagnétiques doux en régime statique et dynamique et de simuler avec précision le comportement des dispositifs électrotechniques. Nous choisissons de nous concentrer particulièrement sur l'effet des courants induits microscopiques en plus de ceux macroscopiques, puisqu'ils sont à l'origine des pertes en excès et de l'hystérésis dynamique qui sont observées expérimentalement.
Après avoir longuement étudié la problématique, les enjeux et les modèles existants; nous avons entrepris la construction d'une représentation des matériaux à l'échelle mésoscopique, intermédiaire entre l'échelle microscopique et macroscopique, utilisable aussi bien en Ingénierie des Matériaux qu'en simulation numérique type Eléments Finis. Pour ce, les équations de champs dans la matière ont été redérivées en présence des processus physiques dynamiques mis en jeu.
Ensuite nous nous sommes attachés à résoudre analytiquement certains problèmes simples pour appréhender les apports et limites de
notre modélisation. Il s'est agit de comparer la théorie à l'expérience et de caractériser des échantillons sur bancs de mesure normalisés.
Enfin, nous avons mis en oeuvre, à l'aide d'une méthode numérique (la Méthode des Eléments Finis), des formulations électromagnétiques 3-D et 2-D dédiées. Nous les avons testées sur des cas tests simples en les comparant systématiquement aux résultats standards et antérieurs, aux calculs analytiques et aux observations. Des premières configurations simples d'applications de sécurité électrique ont aussi été simulées et étudiées : un transformateur de courant et un actionneur électromécanique.