DÉVELOPPEMENT DE FORMULATIONS ÉLECTROMAGNÉTIQUES ÉLÉMENTS FINIS 3D POUR LA<br />MODÉLISATION DES DISPOSITIFS EN FRÉQUENCE ÉLEVÉE

The aim of this thesis is to develop 3D finite element formulations for high frequency devices simulation. The difficulties of the modelling of such devices link to:- Their 3D complex geometry: Multiply connected magnetic circuit, problem of connexity in case of scalar magnetic potential formulation.- Pronounced skin effect related to the high working frequency. In such situation, the evaluation of eddy current loss and in particular proximity losses is very difficult.Taking into account all these difficulties, we have performed suitable developments which permit:- Firstly, to automatically detect all sustainable problems linked to multiply connected magnetic circuit. In particular, we have implemented an algorithm which creates automatically the necessary cuts to solve the connexity problem.- Secondly, to take into account proximity losses by using a complex permeability. This permits- Dans un deuxième temps, de prendre en compte des pertes par effet de proximité en utilisant une perméabilité complexe équivalente. This reduces drastically the number of unknowns used in eddy current evaluation. This allows final user to economize in time and computation effort. Various methods of complex determination have been investigated and have given very good results.These developments have been validated in scientific finite element software successfully. They permit a simple utilisation of scalar magnetic potential formulation. Moreover, they allow a bigger application field of this formulation and enable some simulations which are until now unfeasible.Le but de cette thèse s'est inscrit dans le développement des formulations électromagnétiques 3D adaptées à la modélisation des dispositifs fonctionnant en fréquences élevées. La modélisation de ces appareils s'est heurtée à des difficultés liées :- à leur géométrie complexe 3D. Circuit magnétique non simplement connexe, problème de connexité en cas d'utilisation de formulation en potentiel scalaire magnétique.- À l'effet de peau prononcé du à leur fréquence de fréquence de fonctionnement élevée. Dans ce cas, l'évaluation de perte par courant de Foucault et en particulier les pertes par effet de proximité, est très difficile.Compte tenu de ces difficultés, nous avons mis au point des développements adaptés, qui permettent :- dans un premier temps, de détecter automatiquement tout problème éventuel lié au circuit magnétique fermé. En particulier, nous avons développé un algorithme qui génère automatiquement des coupures nécessaires pour résoudre le problème de connexité.- Dans un deuxième temps, de prendre en compte des pertes par effet de proximité en utilisant une perméabilité complexe équivalente. Cette dernière permet de réduire considérablement les inconnues utilisées dans la modélisation des pertes par courant de Foucault. Ceci apporte de grands intérêts économiques en terme de mémoire et de temps de calcul. Différents méthodes de détermination de la perméabilité complexe ont été investis et ont donnés des résultats très prometteur.Ces développements ont été validés dans un code de calcul scientifique avec succès. Ils permettent une utilisation de la formulation en potentiel scalaire magnétique plus convivial et s'ouvrent à un champ d'application plus grand. Ils envisagent des simulations difficiles qui sont jusqu'à l'heur actuelle non accessibles