Démarrage des mesures magnétiques sur cadre à bande unique (SST150) et cadre Epstein 700.

L’ESIEE Amiens et le LTI à l’UPJV sont en charge des mesures magnétiques et vibro-acoustiques sur les échantillons fournis par les partenaires avec et sans traitement laser.

Les équipements permettant l’essentiel des mesures magnétiques macroscopiques sont arrivés début septembre au laboratoire de l’ESIEE Amiens. Ces équipements sont constitués d’une source de puissance 100V/26A peak régulée permettant de générer toute forme de tension ou de courant avec des harmoniques limitée à la fréquence de 20 kHz (fréquences harmoniques comprises entre 5 et 20kHz selon les applications visées chez Jeumont et Sepsa) (voir Figure 1). Cette source est programmée de telle sorte qu’elle peut toujours fournir le courant nécessaire à l’obtention soit d’un champ magnétique contrôlé en surface des échantillons, soit d’une induction moyenne contrôlée dans la section de ce même échantillon.

Les échantillons qui peuvent être caractérisés à l’ESIEE sont soit des rectangles de 30*280 mm soit des carrés de 150*150 mm. Les échantillons carrés de 10*10 mm peuvent être analysés par MFM à l’UPJV et les mesures en champs tournant sur des carrés de 60*60 mm sont sous traitées à la société BROCKHAUS (également fournisseur des cadres).

Afin de pouvoir réaliser les caractérisations en s’affranchissant au maximum des effets géométriques pour sonder le comportement intrinsèque d’un matériau, nous utilisons des cadres spécifiques normalisés (voir Figure 2). L’ESIEE dispose aujourd’hui de deux types de cadre. Le premier est un cadre Epstein 700 (700 spires au primaire et au secondaire) dédié aux échantillons 30*280 mm qui répond à des normes strictes et nécessite la mesure d’au moins 4 échantillons et peut accepter jusqu’à plus de 48 échantillons selon son épaisseur. Le deuxième est un cadre à bande unique SST150 (« Single Sheet Tester » en anglais) permettant la mesure magnétique d’un à quatre échantillons de 150*150 mm ou un à seize échantillons de 30*280 mm. L’avantage de ce cadre est de pouvoir se contenter d’un seul échantillon pour faire les premières caractérisations, avec une limite en fréquence théoriquement plus haute que pour le banc Epstein.

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Figure 1 : Source de puissance régulée, cadres Epstein et SST pour les mesures magnétiques.

Après une courte formation, les campagnes de mesure ont débuté en priorité sur des échantillons de FeSi à grains orientés (GO) selon un plan d’expérience décidé avec l’ESIEE, la société MULTITEL et l’UPJV. Différents paramètres laser et donc différents types de traitement de surface sont étudiés. Les mesures magnétiques ont pour objet de déterminer les performances principales que sont la perméabilité statique d’amplitude, les pertes magnétiques à basse fréquence dites pertes statiques, les pertes en fréquence dites pertes dynamiques. Ces performances sont étudiées en fonction d’une part du niveau d’induction et de saturation et de sa fréquence de variation imposé dans le matériau et d’autre part pour plusieurs jeux de paramètres laser.

Les premiers résultats obtenus sur des échantillons de FeSi GO avec le cadre SST montrent à la fois une amélioration de la perméabilité statique d’amplitude et une réduction de la surface des cycles (i.e. les pertes totales) pour tous les niveaux d’induction et pour toutes les fréquences. En revanche cet accroissement de performances de plus de 20%, qui plus est sur deux critères, est d’autant plus significatif en valeur absolue que l’induction et la fréquence sont importantes, et en valeur relative que l’induction et la fréquence sont faibles (Figure 2). Ce résultat dépasse les espérances du premier objectif du projet.

fesi_go.png

Figure 2 : exemple d’échantillon de FeSi GO de 150*150 mm traité par laser avec son cycle mesuré @0.5T @10, 50, 500 et 1500 (- - : sans traitement et ¾ : avec traitement laser). Les valeurs de champ et d’induction ont été normalisées par rapport aux valeurs maximales obtenues sans traitement laser.