Le thème « Calcul de champs électromagnétiques » vise au développement de modèles numériques performants pour simuler le comportement des composants électromagnétiques dans une dimension multi-échelles et multi-physiques. Cet axe est l’un des axes forts et historiques de l’équipe MAGE. Issu de nos travaux sur les éléments finis, ce thème a su évoluer au cours des dernières années avec aujourd’hui des recherches importantes sur les méthodes intégrales.
Méthode des éléments finis
Nous menons des travaux sur les formulations électromagnétiques de type éléments finis. Les méthodes développées sont capitalisées dans le logiciel Flux. Il est le fruit de 35 années de collaboration entre l'équipe MAGE et la société ALTAIR. FLUX est maintenant porté techniquement par ALTAIR et l’équipe MAGE continue à travailler activement au développement de nouvelles méthodes de modélisation électromagnétique avec l’encadrement de nombreuses thèses menées en collaboration.
- Les travaux en cours
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L’hystérésis vectoriel et dynamique pour les matériaux magnétiques doux avec la mise en œuvre de modèles incluant les phénomènes statiques et dynamiques d'hystérésis. Les travaux ont débouché sur la mise au point d'un modèle de Preisach vectoriel très performant en terme de temps calcul mais aussi de convergence. La modélisation des matériaux feuilletés avec la modélisation des bobinages conducteurs en feuillards et des circuits magnétiques feuilletés afin de déterminer la répartition des pertes dans les dispositifs électriques. La prise en compte du mouvement pour les machines électriques avec le développement de nouvelles formulations 3D prenant en compte le mouvement, la non linéarité, le couplage circuit, les courants de Foucault et les têtes de bobines
Modélisation magnetodynamique de courants circulant dans une carrosserie avec FLUX
Méthodes intégrales
Le principal intérêt des méthodes intégrales est l’absence du maillage de la région air, ce qui les rend particulièrement légères pour la modélisation des systèmes électromagnétiques dans lesquels l’air occupe une place importante. Depuis le développement des méthodes de compression matricielle, les méthodes intégrales sont considérées aujourd’hui comme une alternative performante aux éléments finis. Ces travaux sont capitalisés dans la plateforme MIPSE.
- Les travaux en cours
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Les méthodes intégrales de volume magnétostatiques pour la résolution de problèmes non linéaires avec des formulations intégrales basées sur une interpolation du potentiel vecteur par des fonctions de forme d’arêtes. La méthode PEEC généralisée qui permet de traduire un problème électromagnétique sous la forme de circuit équivalent et de le coupler naturellement avec un circuit externe. Elle a été étendue aux maillages non structurés avec la prise en compte des effets capacitifs avec matériaux diélectriques et magnétiques. Les formulations intégrales du type « intégrale de surface » et « impédance de surface» qui permettent de modéliser des problèmes avec un nombre réduit de dégrès de liberté.
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Modélisation d'un actionneur électromagnétique sous la plateforme MIPSE
