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During electrical machine operation, in some hot spots, the temperature may reach high temperature levels. As a consequence, the electromagnetic properties of its components may considerably change, modifying the performance of the machine. These modifications can be reversible and disappear, once the core has cooled down, or the phenomena can be irreversible and then we refer to magnetic aging of the material. In our study, we are interested in effects of the operating temperature on the electromagnetic properties of the claw pole (CP) rotor used in CP machines. This massive component has a complex geometry, a manufacturing process and a material chemical composition different from the usual magnetic cores made of laminated electrical steels. Therefore, to study this kind of magnetic pieces, we propose a specific methodology to characterize electromagnetic properties at different temperatures, based on a miniaturization of the single sheet tester (SST). The characterization results show a clear temperature dependence of the electromagnetic properties, mainly for the electrical conductivity. As a result, the eddy current losses induced in the rotor decrease with temperature. Moreover, over time and under thermal stress, the CP material ages and its hysteresis losses increase. This phenomenon is due to the carbides precipitation. Consequently, a link between the kinetics of aging and that of precipitation is underlined and a model approach of the kinetic of isothermal ageing is proposed.; En fonctionnement, la température au sein d’une machine électrique peut être élevée. En conséquence, les propriétés électromagnétiques de ses composants sont affectées modifiant ainsi les performances de la machine. Cette modification peut être réversible, c’est-à-dire que le matériau retrouve ses propriétés initiales avec la diminution de la température, comme elle peut être irréversible et on parle alors de vieillissement magnétique du matériau. Dans ces travaux, nous nous intéressons aux effets de la température de fonctionnement sur les caractéristiques électromagnétiques du matériau roue polaire (RP) de la machine à griffes. Cette pièce massive possède une géométrie complexe, une composition chimique ainsi qu’un procédé d’élaboration différents de ceux des noyaux magnétiques feuilletés majoritairement utilisés. Afin de s’adapter aux contraintes imposées, nous proposons une méthodologie spécifique de caractérisation des propriétés électromagnétiques à différentes températures, basée sur une miniaturisation du cadre à bande unique (SST). Les résultats de l’étude de l’effet de la température montrent une nette dépendance en température des propriétés électromagnétiques, principalement de la conductivité électrique, ce qui se traduit par une diminution des pertes par courants induits au rotor. Par ailleurs, au cours du temps, le matériau RP sous contrainte thermique, vieillit et ses pertes par hystérésis augmentent. Ce phénomène est dû à la précipitation des carbures. Par suite, un lien entre la cinétique du vieillissement et celle de la précipitation est souligné et une approche de modélisation de la cinétique du vieillissement, en condition isotherme est proposée.

Poster; National audience; Cet article présente une synthèse de quelques approches développées pour la caractérisation électromagnétique de deux types de matériaux conducteurs non-conventionnels : les matériaux composites à fibres de carbone et les supraconducteurs. Chacun de ces matériaux présente des propriétés spécifiques et, de ce fait, exige des approches de caractérisation particulières.

This thesis focused on the design of a passive wireless corrosion sensor. Existing wireless solutions concern either classic architecture sensors or passive solutions. In the first case, the corrosion sensor is active and can be interrogated at long range. In the second case, the existing passive solutions only work with reading distances of a few centimeters because of the low frequencies. The objective of this study was to respond to this need. That’s why; we were inspired by the RFID( Radio Frequency Identification) passive chipless technology for the development of a sensor based on a microwave function. The first structure was a microstrip line, of which the strip is composed of a thin layer of an element sensitive to corrosion. In this case, the corrosion of the line is proven by an amplitude variation due to losses principally explained by the skin effect or the creation of defects. A second microwave structure was developed based on a stub (open circuit) which allowed us to follow the process of corrosion via a frequency variation. Much like the microstrip line, this structure allowed us to distinguish between uniform corrosion and localised corrosion. Due to the highlighting of these features, different corrosion control strategies can be imagined and a demonstrator was executed. The key point of the proposed demonstrator is an increase in the reading distance in the chipless RFID technology; this was made possible by taking into consideration the isolation TX / Rx of the reader. In this context, three types of antennas were studied. In order to increase the reading distance, other isolation techniques were proposed: the use of a phase shifter but also a temporal isolation using a SAW delay line. Thanks to these two methods, a reading distance of two meters was obtained. Following the RF characterizations of metals exposed to the discussed corrosion, we also developed a near field RF probe, which allows corrosion diagnostic of metal surfaces., Cette thèse a porté sur la conception d'un capteur de corrosion passif, sans contact de moyenne portée. Les solutions existantes sans fil concernent soit des capteurs à architecture classique, soit des solutions passives. Dans le premier cas, le capteur de corrosion est actif et peut être interrogé à longue portée. Dans le second cas, les solutions passives existantes ne fonctionnent qu’avec des distances de lecture de quelques centimètres du fait des basses fréquences utilisées. L’objectif de ce travail était de répondre à ce besoin. Pour cela, nous nous sommes inspirés de la technologie RFID (Radio Frequency Identification) passive chipless pour le développement d’un capteur basé sur une fonction hyperfréquence. La première structure réalisée a été une ligne microruban, dont le ruban est constitué d’une couche mince d’un élément sensible à la corrosion. Dans ce cas, la corrosion de la ligne s’est traduite par une variation d’amplitude du fait de l’apparition de pertes expliquées principalement par l’effet de peau ou la création de défauts. Une deuxième structure hyperfréquence a été élaborée en se basant sur un stub (circuit ouvert) qui a permis de suivre le processus de la corrosion via une variation de fréquence. Comme le cas de la ligne microruban, cette structure nous a permis de distinguer la corrosion uniforme et la corrosion localisée. Grâce à la mise en évidence de ces fonctionnalités, diverses stratégies de contrôle de la corrosion peuvent être imaginées et un démonstrateur a été réalisé. Le point clé du démonstrateur proposé est une augmentation de la distance de lecture dans la technologie RFID chipless, ceci a été rendu possible en considérant l’isolation Tx / Rx du lecteur. Dans ce contexte, trois types d’antennes ont été étudiées. Afin d’augmenter encore la distance de lecture, d’autres techniques d’isolation ont été proposées : l’utilisation d’un déphaseur mais aussi l’isolation temporelle par l’utilisation d’une ligne à retard SAW. Grâce à ces 2 méthodes, une distance de lecture de deux mètres a été obtenue. Suite aux caractérisations RF des métaux soumis à la corrosion discutées, nous avons aussi élaboré une sonde RF à champ proche permettant de diagnostiquer la corrosion de surfaces métalliques.

Depuis l'avènement de l'électromagnétisme dans les années 40 [1] avec l'entrée des télécommunications sans fil dans la vie courante, connaître avec la plus grande précision les caractéristiques électromagnétiques des matériaux mis en œuvre est devenu, et reste une préoccupation principale. Actuellement un grand nombre de techniques et de savoir-faire existent, cependant, un appareil de type Epsilonmètre n'est toujours pas disponible pour le grand public. Quelques solutions techniques sont éventuellement disponibles avec néanmoins des limitations substantielles. Ces solutions ne sont pas toujours simples à utiliser pour la permittivité et/ou la perméabilité complexes. En outre, suivant le type de matériau étudié, qu'il soit solide, en poudre ou bien encore liquide, la solution technique diffère... Pour tenter de résoudre quasiment toutes les limitations, une solution basée sur une configuration en propagation guidée et utilisant un Porte Echantillon Universel a été développée. Actuellement, le système est validé dans le cadre de matériaux solides, liquides, granulaires ou pulvérulents [2]. Nous testons aujourd'hui le système dans le cas de matériaux fins et souples pour des caractérisations de substrats souples utilisés de plus en plus, notamment en RFiD.

National audience; The work which we present takes place within the framework of mission SMOS of the ESA which will consist to send a radiometer (1.4 GHz) in space. The goal of the research which we propose is the improvement of the comprehension of the effects of structures composed of soil and litter. The effects of the litter and heterogeneities of the ground are probably important but still ignored. The objective of this work was to study the dielectric properties of a type of litter and ground in order to integrate these values into an analytical multi layers model of soil. The objective is to characterize the effects of this layer on the total multi layer system. This will make possible to lead to a simple analytical formulation of a model of litter which can be integrated into the calculation algorithm of SMOS in order to collect information on moisture starting from measurements of emissivity