Stratégies d'aimantation d'aimants permanents composite NdFeB/Al

RÉSUMÉ L’électrification des transports représente un enjeu de plus en plus important avec l’urgence climatique observable depuis plusieurs années. En effet, une énergie verte et renouvelable représente le futur pour l’industrie du transport, mais faire cette transition représente un grand défi pour cette industrie basée presque uniquement sur les énergies fossiles. La seule avenue durable pour le transport est celle de la carboneutralité. Il existe déjà plusieurs types de moteurs électriques pour les automobiles ou même les avions, mais les différentes voies de conception sont en constante évolution vu le potentiel immense des aimants permanents pour les énergies vertes. En effet, il est possible avec cette technologie d’arriver à une densité de puissance appréciable, mais la géométrie des aimants permanents commerciaux est très limitée, dû aux méthodes de fabrication actuelles. La possibilité d’avoir une plus grande liberté sur la géométrie des aimants permanents dans les moteurs électriques permettrait d’étudier davantage de conceptions différentes et d’optimiser l’efficacité en fonc-tion de l’application spécifique. La fabrication additive d’aimants permanents composites permet cette liberté sur la géométrie, mais au coût de performance magnétique moindre des aimants. L’objectif principal de ce projet est donc de déterminer la meilleure méthode d’aimantation pour des aimants métalliques composites. En effet, comme les performances magnétiques de ces aimants ne sont pas aussi bonnes que celles des aimants fabriqués par frittage, il est primordial de maximiser leur potentiel en les aimantant de manière stratégique pour l’application visée. La recherche présentée se concentre sur la technique d’aimantation pulsée par décharge de condensateurs. Plusieurs tests expérimentaux avec un circuit de décharge de condensateurs déjà conçu et fabriqué ont été effectués pour en comprendre le fonctionnement et le répliquer dans un logiciel de simulation par éléments finis spécialisé pour les matériaux hystérétiques, i.e. le logiciel Altair Flux. Ce modèle permet d’étudier différentes stratégies d’aimantation pulsée sans avoir à faire de tests en laboratoire ou sans fabriquer de nouveaux échantillons à chaque fois. Il a d’abord fallu caractériser la réponse magnétique de la bobine d’aimantation en fonction du courant qui y circule, pour ensuite caractériser électriquement la totalité du circuit de décharge de condensateurs et finalement le réaliser dans le modèle numérique. En ayant répliqué l’outil d’aimantation pulsée, il a ensuite fallu caractériser électriquement et magnétiquement les matériaux qui composent les échantillons d’aimants composites fournis par le CNRC, c’est à dire l’aimant composite NdFeB/Al et les deux types de substrat : un d’acier et un d’aluminium. En comparant les résultats expérimentaux et ceux issus de simulations du champ magnétique produit par l’aimant composite après l'aimantation pulsée, il a été possible de vérifier que le modèle numérique répliquait fidèlement les résultats expérimentaux.