Impact du process de fabrication sur les tôles électrique. Application pour l'optimisation de machines électriques de traction

Impact of the fabrication process on magnetic steel sheets. Application to the optimisation of traction electrical machines

• Auteur / Autrice : Jeanne Le soudeer
• Direction : Frederic Mazaleyrat, Olivier Hubert
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : MME - Matériaux Magnétiques pour l'Energie
• Partenaire(s) de recherche : Référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)

Mots clés

Mots clés libres

Couplage magnéto-mécanique

Modèle

Tôles électriqes

Magneto-mechanical coupling

Electrical steel sheet

Modeling

Résumé

L'objectif de la thèse proposée est de caractériser et de modéliser le comportement des matériaux magnétiques doux utilisés en conception de machine électrique, afin de pouvoir prendre en compte durant la phase de conception l'impact du procédé de fabrication sur les performances (couple, rendement). Alors que de nombreuses approches se bornent à des considérations phénoménologiques, nous souhaitons traiter le problème en prenant en compte le côté multiphysique à l'origine de la dégradation lors du poinçonnage : la découpe engendre des contraintes résiduelles (souvent d'origine plastique) à grande échelle dans le matériau. Ces contraintes modifient localement les propriétés magnétiques (perméabilité et pertes) des tôles, et l'utilisateur en constate les effets moyens sur les pièces qu'il fabrique. Par conséquent, après une caractérisation précise, les contraintes résiduelles devront être calculées, puis des modèles de couplage magnéto-mécanique seront appliqués pour en déduire les propriétés locales du matériau. Les propriétés magnétiques des pièces pourront ensuite être modélisées, et comparées aux mesures. L'étude portera sur des matériaux utilisés dans les applications du Génie Electrique modernes hautes performances.

The aim of the proposed thesis is to characterise and model the behaviour of soft magnetic materials used in electrical machine design, so that the impact of the manufacturing process on performance (torque, efficiency) can be taken into account during the design phase. While many approaches are limited to phenomenological considerations, we want to address the problem by taking into account the multiphysics at the origin of degradation during punching: cutting generates large-scale residual stresses (often of plastic origin) in the material. This locally modifies the magnetic properties (permeability and losses) of the laminations, and the user sees the average effects on the parts they manufacture. Consequently, after accurate characterisation, the residual will need to be calculated, and then magneto-mechanical coupling models will be applied to deduce the local properties of the material. The magnetic properties of the parts can then be compared with the measurements. The study will focus on materials used in modern high-performance electrical engineering applications.