Conversion d'énergie 1 : matériaux - 4EU7CE14

Objectif(s)

Comprendre les phénomènes électromagnétiques en présence de matériaux (diélectrique, magnétique et conducteur) dans le cadre applicatif du génie électrique (machines tournantes et électronique de puissance). Comprendre les principes physiques qui régissent le comportement des matériaux et déterminent leurs propriétés d’usage. Savoir utiliser les savoirs et maîtriser les outils présentés pour l’étude de dispositifs (travaux dirigés et bureaux d'études).

Acquis d'Apprentissage :

• Analyser le fonctionnement d'un dispositif magnétique
• Différencier les mécanismes d'aimantation dans le matériaux magnétiques
• Différencier les mécanismes de polarisation et de conduction selon les matériaux diélectriques
• Identifier les différents types de décharges électriques dans les isolants solides, liquides ou gazeux

Contenu(s)

Cours :

• Electromagnétisme : relations en présence de matière (matériaux diélectrique, magnétique et conducteurs)
  o Relations de Maxwell
  o Symétrie physique
  o Représentation Ampérienne et Coulombienne
  o Conditions d’interface
  o Calcul des énergies et des forces
• Matériaux diélectriques :
  o Généralités sur les matériaux isolants
  o Notions de polarisation par le champ électrique
  o Conduction et pertes dans les matériaux diélectriques.
  o Claquage et décharges partielles dans les gaz.
• Matériaux magnétiques durs et doux :
  o Le ferromagnétisme : énergie d’échange, anisotropie et magnétostatique
  o Les mécanismes d’aimantation
  o Les grandes familles de matériaux doux et leurs caractéristiques d’usage
  o Diffusion des grandeurs magnétiques
  o Les pertes dans les matériaux doux
  o Matériaux magnétiques durs
  o Caractéristiques des grandes familles d’aimants : des ferrites aux aimants terres rares
  o Recyclabilité des aimants terres rares
• Matériaux supraconducteurs :
  o Famille de matériaux supraconducteurs
  o Limites physiques associées à l’état supraconducteur
  o Dispositifs
• Dispositifs à aimants
  o Famille de dispositifs à aimants
  o Dimensionnement des systèmes magnétiques à aimants
  Bureaux d’Etudes : Dispositifs Électromagnétiques
• Les bureaux d’études ont pour buts de mettre en application les méthodes et outils pour l’analyse et le dimensionnement des dispositifs électromagnétiques.
• Modèles de pré-dimensionnement analytiques
• Exemples d’applicatifs : Inductance de filtrage en Electronique de Puissance, Pompe électromagnétique pour le transfert d'aluminium liquide en fonderie, Blindage d'un dispositif d'Imagerie Médicale IRM, …
  Travaux dirigés :
• Les TD illustrent le CM pour faciliter la compréhension des phénomènes qui régissent le comportement des matériaux ou permettent l’étude d’un dispositif (Exemples d’applicatifs traités : accéléromètre électrostatique, machines synchrones, actionneur linéaire à réluctance variable, …)

Electromagnétisme dans le vide

Notions de calcul vectoriel (vecteurs et opérations vectorielles, systèmes de coordonnées, intégrales vectorielles)