Modèles quasi 3D pour l'analyse de structures présentant une anisotropie 3D, Quasi 3D models for the analysis of structures with a 3D anisotropy

Nabil Hihat

Description

Sous la direction de Ewa Napieralska
Thèse soutenue le 01 décembre 2010: Artois
Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre de l'analyse et la modélisation de la distribution du champ magnétique dans les machines électriques à circuit magnétique feuilleté avec des tôles à grains orientés. L'anisotropie des tôles magnétiques des transformateurs induit des phénomènes 3D complexes au niveau des joints magnétiques où les tôles se chevauchent. Concernant l'augmentation de l'efficacité énergétique des machines tournantes, de nouvelles structures à base de tôles à grains orientés font leur apparition. Néanmoins, simuler finement en 3D un paquet de tôles minces recouvertes d'un isolant de quelques microns d'épaisseur conduit à des temps de calculs très importants.Dans cette optique, nous présentons une méthode d'homogénéisation dont le but est de définir les caractéristiques magnétiques équivalentes d'un empilement quelconque de tôles et d'entrefers. Sa formulation est basée sur la minimisation de l'énergie et la conservation du flux magnétique. Les résultats de cette méthode appliquée à un joint magnétique de transformateur à joints step-lap sont confrontés à des mesures expérimentales et à un modèle élément fini 3D. Ce dernier requiert de connaître les caractéristiques magnétiques des tôles dans les directions de laminage, transverse et normale. La détermination de la perméabilité des tôles dans la direction normale est problématique et constitue un point original de notre étude. Deux méthodes, analytique et numérique, s'appuient sur les mesuresd'un banc de caractérisation en régime statique pour déterminer cette perméabilité normale.
-Tôles à grains orientés
-Homogénéisation
-Anisotropie
-Transformateur
-Joint magnétique
-Optimisation
-Caractérisation magnétique
This thesis focuses on the analysis and the modeling the magnetic flux distribution in electrical machines with anisotropic laminated magnetic circuit. The anisotropy of magnetic sheets in transformers induces complex 3D phenomena in step-lap magnetic joints where the sheets are overlapped. Moreover, in order to increase the energy efficiency of rotating machines, new structures based on grain-oriented electrical steel are developed.However, an accurate 3D simulation of a laminated core with thin sheets and insulation of a few microns leads to very large computation time. In this context, we present a homogenization method, which purpose is to define the equivalent magnetic characteristics of any laminated core made of sheets and air gaps. Its formulation is based on the energy minimization and the magnetic flux conservation. The results of this method applied to a step-lap magnetic joint are compared with experimental measurements and a 3D finite element model. The latter requires to know the magnetic characteristics of the sheets in the rolling, transverse and normal directions. The determination of the sheets permeability in the normal direction is problematic and it constitutes an original point of our study.Two methods, analytical and numerical, based on measurements obtained with a static characterization bench makes possible the determination of the normale permeability.
-Gain oriented electrical steel
-Homogenisation
-Anisotropy
-Transformer
-Magnetic joint
-Optimization
-Magnetic characterization
Source: http://www.theses.fr/2010ARTO0206/document

Sujets

• Anisotropie
• Transformateur électrique
• Optimisation
• Transformer (homonymie)

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 112
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

Th
Meibod
Univ
ersité
Lille
Lille
d'Artois,
Nord
de
de
:
F
T.
rance
Napieralska
UArtois
Conférences,
École
:
do
CNRS,
ctorale
GREEN,
SPI
L2EP
Lab
et
oratoire
rec
Systèmes
rupp
Électrotec
HDR,
hniques
J-Ph.
et
d'Artois,
En
Rapp
vironnemen
Lebouc
t
herc
Mo
Grenoble
dèles
abar
Quasi
Nancy
3D
Piriou
p
Univ
our
Science
l'Analyse
ec
de
Directeur
Structures
he
prése
e
n
Steel
tan
de
t
Univ
un
de
e
Maître
Anisotropie
Univ
3D
de
THÈSE
jury
présen
orteurs
tée
A.
et
Directeur
sou
Rec
te
he
n
ENSIEG
ue
F.
publiquemen
y-T
t
Professeur,
le
ENSEM
1
Examinateurs
er
F.
décem
Professeur,
bre
,
2010
ersité
en
1
vue
s
de
T
l'obten
hnologies
tion
Belgrand
du
de
grade
herc
de
R&D,
Do
yss
cteur
nK
de
Electrical
l'Univ
E.
ersité
Maître
Discipline
Conférences
:
LSEE,
Génie
ersité
Élec
Directrice
t
thèse
rique
Lecointe
par
de
Nabil
LSEE,
Hiha
ersité
t
Co-directeur
Comp
thèse
osition
duet
que
l
ts
souhaite
Au
au
terme
p
de
très
ce
b
d
e
o
nce.
ctorat
t
,
K
je
mo
tiens
t
tout
tique
d'ab
Me
ord
oir
à
t
remercier
qu'il
le
con
Professeur
d
Jean-F
à
ranç
trois
ois
l'Univ
Br
son
udny
ur
,
qui,
Directeur
accomplir
du
ersonnes
Lab
a
oratoire
en
Systèmes
Stéphane,
E
à
l
relâc
e
en
ctrotec
me
hniques
Piriou
et
présidan
En
t
vironnemen
treprise
t(LSEE),
à
p
A
our
j'adresse
m'a
et
v
oration
oir
imp
ouv
,
ert
d¹
les
our
p
le
ortes
P
d
leurs
e
mes
son
ma
Lab
u
oratoire
mon
et
les
m'a
our
v
surto
oir
à
p
unique
ermis
o
d'eectuer
à
ma
Mat
thèse
mes
de
p
Do
soute
ctorat
cette
dans
je
des
viv
conditions
t.
optimales.
ma
J'exprime
F
ma
our
gratitud
fait
e
ma
au
tiens
Professeur
souligner
Daniel
de
R
yssenKrupp
oger
ctrical
,
outissemen
resp
cette
onsable
t
de
e
l'équip
sincère
e
Thierry
Mac
Régis
hines
leur
Electriques
t
et
Il
Emissions
d'oublier
Electromagnét

i
r
qu
de
es
ologne)
(M3E),
remercie
p
générosité
our
précieuse
sa
de
p
n
édagogie
l
et
moral
son
je
en
haleureusemen
thousiasme.
ren
Je
v
sou
Hassiba,
haite
ujours
égalemen
ou
t
études
remercier
ctorat.
Madame
t
Ew
tes
a
LSEE
Napieralska
soutien
p
aussi
our
p
a
oir
v
une
oir
a
encadré
sein
ma
du
thèse.
a
Elle
c
a
Sam
su
atric
établir
Didier,
une
u.
atmo
t
sphère
compagne
de
m'a
conance
orté
et
u
les
duran
nom
Remerciemen
breuses
t
collab
leur
orat
suis
ions
emen
qu'elle
reconnaissan
a
J'expri
app
aussi
ortées
reconnaissance
à
Professeur
cette
rancis
thèse
p
on
l'honneur
t
m'a
été
en
très
t
enric
soutena
hissan
Je
te
égalemen
s.
à
Je
la
tiens
tribution
à
l'en
exprimer
Th
ma
E
sincère
e
amitié
Steel
à
l'ab
mon
t
co-direct
e
eur
thèse.
de
ce
t
i
hèse,
r
Monsieur
,
J
ma
e
gratitude
an-Phili
Monsieur
p
Belgrand
p
Monsieur
e
Lemaître
Lecointe
our
,
collab
p
duran
our
ces
sa
années.
rigueur,
m'est
son
ossible
soutien
Krzysztof
et
omez
surtout
a
la
Professeu
bien
à
v
ersité
eillance
Šó
qu'il
(P
a
,
man
je
i
p
fe
sa
sté
et
à
aide
mon
dans
égard.
domaine
Aussi,
la
je
délisation
le
umérique.
remercie
our
particulièremen
e
t
soutien
p
et
our
sacrices,
a
remercie
v
c
oir
t
re
pa-
l
ts
u
a
a
ec
v
s÷ur
ec
m'on
énormémen
to
t
souten
de
p
soin
r
et
mes
de
et
patience
Do
ce
Je
rapp
évidemmen
ort.
remercier
J'adresse
diéren
mes
p
sincères
du
remerciemen
p
ts
leur
à
scien
Madame
mais
Afef
et
Lebouc
ut
et
our
au
v
Professeur
réussi
F
créer
arid
am
Meibod
i
y-T
nce
a
au
bar
et
d'a
dehors
v
lab
o
r
i
toire.
r
r
accepté
i
de
Carl,
rapp
uel,
orter
Jean-P
mon
k,
tra
hieu,
v
Sonia
ail
Man
de
J'adresse
thèse.
remerciemen
Je
s
suis
ma
conscien
Maggie
t
our
du
v
tra
supp
v
et
ail
n
que
sans
cette
he
tâc
t
he
thèse.
imp
oseP
Beud,
Bad
tie
soutien.
ns
torise
égalemen
Nadia,
t
v
à
ossible
remercier
.
tout
éciale
le
del,
p
Dorothée,
ersonnel
vier.
de
p
la
alistes
F
ara
aculté
k
de
m
s
une
Sciences
à
Appliquées
s,
de
T
Béth
lipp
une
Jean-P
qui
et
s'appliquen
p
t
amitié
quotidiennemen
v
t
r
p
demandez
our
Che
nous
Je
mettre
atric
dans
Dufeuille
les
Je
meilleures
'au
condi-
enn
tions
sp
de
dédicace
tra
Da
v
i
ail
A
:
Imed,
Bernadette
ata
Phellion
Phi-
,
e,
Magalie
Karine,
Houlette
aul,
,
Syhem
Philipp
Xa
e
Merci
Moulis
our
,
otre
P
et
ascal
our
Mouvea
otre
ux
Soyez
,
é
Olivier
:
Turpin
l'imp
,
Ernesto
Thierry
Guev
Char
ii
tier
et.
2.1.1
.
able
ec
des
3D
matières
.
T
.
able
.
des
problème
matières
F
In
.
tro
de
duction
.
vii
.
1
.
Con
.
texte
base
du
anisotrop
tra
Princip
v
.
ail
.
Caractérisation
.
et
tôles
utilisation
.
d
.
e
28
s
.
tôles
dèle
GO
Comparaison
1
31
1.1
.
Caractérisation
.
d
.
es
.
tôles
.
magnétiques
e
dans
.
leur
ap
plan
l'homogénéisation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
délisation
.
Mo
.
u
.
.
.
séparation
.
.
.
.
.
des
1
.
1.1.1
.
Disp
.
ositifs
dèle
de
axes
c
mo
aractérisation
.
normalisés
d'anistropies
.<