Caractérisation et investigation des effets de la température d'utilisation sur les propriétés électromagnétiques des aciers magnétiques doux : application à la roue polaire de la machine à griffes
Characterization and investigation of the impact of machine operating temperature on soft magnetic material properties : application to a claw pole rotor
Matériaux magnétiques doux
Vieillissement magnétique
Soft Magnetic Materials
Magnetic aging
Electrical machine
Magneto-thermal
Temperature effect
Caractérisation électromagnétique
621.3
Machines électriques
Propriétés électromagnétiques
Effets de la température
Matériaux ferromagnétiques
En fonctionnement, la température au sein d’une machine électrique peut être élevée. En conséquence, les propriétés électromagnétiques de ses composants sont affectées modifiant ainsi les performances de la machine. Cette modification peut être réversible, c’est-à-dire que le matériau retrouve ses propriétés initiales avec la diminution de la température, comme elle peut être irréversible et on parle alors de vieillissement magnétique du matériau. Dans ces travaux, nous nous intéressons aux effets de la température de fonctionnement sur les caractéristiques électromagnétiques du matériau roue polaire (RP) de la machine à griffes. Cette pièce massive possède une géométrie complexe, une composition chimique ainsi qu’un procédé d’élaboration différents de ceux des noyaux magnétiques feuilletés majoritairement utilisés. Afin de s’adapter aux contraintes imposées, nous proposons une méthodologie spécifique de caractérisation des propriétés électromagnétiques à différentes températures, basée sur une miniaturisation du cadre à bande unique (SST). Les résultats de l’étude de l’effet de la température montrent une nette dépendance en température des propriétés électromagnétiques, principalement de la conductivité électrique, ce qui se traduit par une diminution des pertes par courants induits au rotor. Par ailleurs, au cours du temps, le matériau RP sous contrainte thermique, vieillit et ses pertes par hystérésis augmentent. Ce phénomène est dû à la précipitation des carbures. Par suite, un lien entre la cinétique du vieillissement et celle de la précipitation est souligné et une approche de modélisation de la cinétique du vieillissement, en condition isotherme est proposée.
During electrical machine operation, in some hot spots, the temperature may reach high temperature levels. As a consequence, the electromagnetic properties of its components may considerably change, modifying the performance of the machine. These modifications can be reversible and disappear, once the core has cooled down, or the phenomena can be irreversible and then we refer to magnetic aging of the material. In our study, we are interested in effects of the operating temperature on the electromagnetic properties of the claw pole (CP) rotor used in CP machines. This massive component has a complex geometry, a manufacturing process and a material chemical composition different from the usual magnetic cores made of laminated electrical steels. Therefore, to study this kind of magnetic pieces, we propose a specific methodology to characterize electromagnetic properties at different temperatures, based on a miniaturization of the single sheet tester (SST). The characterization results show a clear temperature dependence of the electromagnetic properties, mainly for the electrical conductivity. As a result, the eddy current losses induced in the rotor decrease with temperature. Moreover, over time and under thermal stress, the CP material ages and its hysteresis losses increase. This phenomenon is due to the carbides precipitation. Consequently, a link between the kinetics of aging and that of precipitation is underlined and a model approach of the kinetic of isothermal ageing is proposed.
Electronic Thesis or Dissertation
Text
fr
PDF
9798713
https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSPI/2021/2021LILUI027.pdf
https://theses.hal.science/tel-03418025
https://theses.hal.science/tel-03418025
https://theses.hal.science/tel-03418025
https://theses.fr/2021LILUI027/abes
https://theses.hal.science/tel-03418025
https://theses.hal.science/tel-03418025
https://theses.hal.science/tel-03418025
Toto Jamil
Meryeme
Toto Jamil
1994-01-03
MA
257978976
https://theses.fr/2021LILUI027
2021LILUI027
https://doi.org/10.70675/8ca81c35z5b8cz4459za869z42cf24bee399
2021-02-23
Génie électrique
Université de Lille (2018-2021)
223446556
Doctorat
Docteur es
non
oui
Benabou
Abdelkader
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1
070384207
Clénet
Stéphane
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2
059789808
Vogt
Jean-Bernard
MADS_PRESIDENT_DU_JURY
103780114
Kedous-Lebouc
Afef
MADS_MEMBRE_DU_JURY_1
050337386
Belahcen
Anouar
MADS_MEMBRE_DU_JURY_2
200389122
Sadowski
Nelson
MADS_MEMBRE_DU_JURY_3
074752618
Dumont
Myriam
MADS_MEMBRE_DU_JURY_4
071394109
Coorevits
Thierry
MADS_MEMBRE_DU_JURY_5
070249059
Mipo
Jean-Claude
MADS_MEMBRE_DU_JURY_6
108476480
Kedous-Lebouc
Afef
MADS_RAPPORTEUR_1
050337386
Raulet
Marie-Ange
MADS_RAPPORTEUR_2
079212298
École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021)
MADS_ECOLE_DOCTORALE_1
147297028
Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP)
MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1
067103510
Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance - ULR 2697 / L2EP
MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2
13338
ddc:620
Benabou
Abdelkader
Clénet
Stéphane
Vogt
Jean-Bernard
Kedous-Lebouc
Afef
Belahcen
Anouar
Sadowski
Nelson
Dumont-Nicolas
Myriam
Coorevits
Thierry
Mipo
Jean-Claude
Kedous-Lebouc
Afef
Raulet
Marie-Ange
École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP)
Laboratoire d’Électrotechnique et d’Électronique de Puissance - ULR 2697 / L2EP
PDF
9798713