Contribution à l'homogénéisation multi-échelle des propriétés électromagnétiques des matériaux en poudre de fer

par Mohamed Belkadi

Thèse de doctorat en Électronique et génie électrique

Sous la direction de Javad Fouladgar et de Didier Trichet.


  • Résumé

    The use of the iron powders material in electrical and electronic devices is growing rapidly. These materials are composed by iron particles coated by a thin dielectric layer. The performance of this type of material depends on an optimal use of its components. This optimization requires a good understanding of their behaviour at the macroscopic scale as well as at the particle scale. The important ratio between the global material dimensions and the size of the particles does not allow a global study considering, at the same time, the local phenomena at the powders level. For that purpose, it is imperative to simplify the geometry of the device and therefore apply the homogenization methods. In our work, a new non linear homogenization approach is developed for the study of iron powder materials. This approach consists of new generations of elementary cells which take into account the density of the material and the randomized distribution nature of the particles in a volume. This new geometry reflects the irregular shape of the powders and the variation of their sizes. This elementary geometry serves to calculate the equivalent permeability of the material and to evaluate its losses. Solving the electromagnetic equations has been done by a 3D model based on Whitney elements developed under the Matlab environment. The proposed work contributes to a good comprehension of the soft magnetic composite behaviour

  • Titre traduit

    Contribution to multi-scale homogenization of electromagnetic properties of Soft Magnetic Composites


  • Résumé

    L’utilisation en électrotechnique et en électronique des matériaux en poudres de fer est en plein essor. Ces matériaux sont formésde particules de fer isolées entre elles par une couche diélectrique mince. La performance de ce type de matériaux dépend d’uneutilisation optimale de ces constituants. Cette optimisation nécessite une bonne compréhension de leur comportement à l’échellemacroscopique mais également à l’échelle des particules elles-mêmes. Le rapport important entre les dimensions à l’échelle des poudres et à l’échelle macroscopique ne permet pas une étude globale tout en considérant les phénomènes locaux au niveau des poudres. A cet effet, il est impératif de simplifier la géométrie du dispositif et par conséquent appliquer des méthodes d’homogénéisation. Dans notre travail, une nouvelle approche d’homogénéisation est développée pour l’étude des matériaux en poudres de fer. La démarche consiste en la génération de cellules élémentaires qui tiennent compte de la densité du matériau et de la nature aléatoire de la distribution des particules dans le volume. Cette géométrie tient également compte de la forme irrégulière des poudres et de la variation de leurs tailles. La géométrie sert par la suite à calculer la perméabilité équivalente du matériau et à,estimer ses pertes. La résolution des équations électromagnétiques a été effectuée par une modélisation 3D basée sur les éléments de Withney développée sous l’environnement Matlab. Le modèle et la méthode de travail proposés contribuent à une bonne compréhension du comportement des matériaux en poudres de fer.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (170 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 164-170

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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