Brevet FR3040491A1 — publié le 20170303

PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE NON DESTRUCTIF ET LOCAL DES PROPRIETES ELECTROMAGNETIQUES D'UN MATERIAU MAGNETIQUE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention vise un procédé de détermination des propriétés électromagnétiques d'un matériau magnétique et plus particulièrement un procédé de détermination des propriétés électromagnétiques d'un matériau ferromagnétique. Le matériau ferromagnétique analysé par le procédé de l'invention peut par exemple être une tôle de transformateur, une tôle de machine électrique tournante ou encore un matériau de câbles de transport. La présente invention se rapporte également à un dispositif de détermination des propriétés électromagnétiques d'un matériau magnétique selon le procédé de l'invention. La présente invention peut enfin concerner une machine électrique tournante portant le dispositif objet de l'invention. ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu de l'art antérieur d'utiliser un système quatre pointes pour déterminer la conductivité d'un matériau. Un tel système est notamment utilisé pour la mesure de la conductivité électrique d'échantillon de dimensions standards. Un système quatre pointes consiste en quatre pointes alignées en contact du matériau à analyser. Un courant continu est imposé par la paire de pointes extérieures et une différence de potentiel est mesurée entre les pointes de la paire intérieure. Ce même montage est considéré mais en l'alimentant avec un courant alternatif à la place du courant continu, un tel montage est illustré en figure 1. Ce principe a été développé par Bowler et ses collaborateurs sous le nom de ACPD (acronyme anglais de Alternating Current Potential Drop). A la différence du cas continu, une alimentation alternative oblige à prendre en compte les effets inductifs ce qui permet d'accéder à certaines caractéristiques magnétiques du matériau. 3040491 2 L'intégrale du champ électrique sur la boucle formée par le circuit de mesure notée c, nulle dans le cas continu, doit dans ce cas être considérée. Les auteurs se sont intéressés au cas d'une tôle d'épaisseur T. En regard des notations introduites à la figure 1 la tension y mesurée entre les 5 pointes réceptrices du capteur quatre pointes s'exprime selon l'équation (1) : (q,y,0) v=V+c=-1 Écli+fÉdi (1) (p,y,o) avec E le champ électrique et C une boucle fermée. Afin que p' et q' coïncident, les fils doivent être torsadés ensemble. Le système étant supposé linéaire et l'alimentation sinusoïdale, on peut utiliser une approche par phaseur pour modéliser le régime permanent. Ainsi, y, V, c et E 10 sont des grandeurs complexes. Pour calculer le champ E, les auteurs se placent dans l'approximation du champ lointain. Cette hypothèse est valable si les pointes réceptrices sont suffisamment éloignées des pointes excitatrices, ce qui correspond à une distantes de quelques Ô. Rappelons que l'épaisseur de peau b s'exprime de la manière suivante : 2 \1/2 = (01.101 15 avec p la perméabilité magnétique et a la conductivité électrique de l'échantillon. En supposant que les pointes sont perpendiculaires à l'échantillon et infiniment fines par rapport à celui-ci et que le courant s'exprime selon : I(t)=le-M` 20 on peut montrer que 7r de avec k 1 + i = q/S (3) = Après un développement w2 112 +0(W3) = équation s'écrit : (4) I : la fonction f REVENDICATIONS1. Procédé (10) de détermination des propriétés électromagnétiques d'un matériau magnétique (100), au moyen d'un dispositif comportant deux pointes (205, 210) de mesure et deux pointes (215, 220) excitatrices, et un capteur de champ (230) placé à proximité dudit matériau, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - étape 1 : application d'une polarisation magnétique H1 au matériau (100) par un moyen de polarisation, - étape 2 : une imposition (108) d'un signal d'excitation (235) de courant i sur le matériau par l'intermédiaire des deux pointes excitatrices (215, 220), - étape 3 : une mesure (110) du champ H par le capteur de champ (230), - étape 4 : une mesure de la différence de potentiel U par les deux pointes de mesure (205, 210), - étape 5: une détermination (120) de la perméabilité p pour une zone de polarisation centrée autour de ladite polarisation magnétique Hi, ladite détermination de la perméabilité p étant réalisée par comparaison de la différence de potentielle U mesurée avec des abaques reliant la différence de potentielle mesurée avec la perméabilité p et - étape 6 : une modification de la polarisation H1 appliquée et une répétition des étapes 2 à 5 de manière à déterminer ladite perméabilité sur une autre zone de polarisation. 2. Procédé (10) selon la revendication 1, dans lequel la polarisation du matériau (100) à l'étape 1 est réalisée au moyen d'un élément de fermeture de flux (225). 25 3. Procédé (10) selon l'une des revendications 1 ou 2, qui comporte avant l'étape 1, l'étape suivante : - une étape de désaimantation du matériau (100) à l'aide de l'élément de fermeture de flux (225), ou des deux pointes excitatrices (215,220), en 30 appliquant un champ alternatif de forte amplitude progressivement décroissante jusqu'à zéro. 3040491 15 4. Procédé (10) de détermination selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le signal d'excitation (235) comprend une composante continue K. 5 5. Procédé (10) de détermination selon la revendication 4, dans lequel ladite composante continue présente une courbe constante par morceaux. 6. Procédé (10) selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel la polarisation du matériau (100) à l'étape 1 est réalisé au moyen des deux pointes (215, 220) 10 excitatrices par imposition d'un courant d'excitation (235) comportant la composante continue K. 7. Procédé (10) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le signal d'excitation (235) présente une composante alternative qui respecte la formule ci- 15 dessous: i = A.sin(2-rr.f.t) où i est exprimé en ampères, A est une constante sans unité, f est la fréquence exprimée en seconde-1 et 20 t est le temps exprimé en secondes 8. Procédé (10) selon la revendication 7 quand dépendante de la revendication 5, dans lequel à chaque début de morceau, la composante alternative est répétée sur une durée inférieure à la durée dudit morceau. 9. Procédé (10) selon la revendication 8, dans lequel la composante alternative d'un morceau est déphasée par rapport à celle du morceau précédent de sorte qu'à chaque début de morceau la composante alternative soit croissante. 10. Procédé (10) selon l'une des revendications 8 ou 9, dans lequel la composante alternative est répétée sur une durée comprise entre un quart de sa période et 6/16 de sa période. 3040491 16 11. Procédé (10) selon l'une des revendications précédentes, qui comporte une étape de détermination (120) de la courbe B(H) à partir de l'intégration de ladite perméabilité. 5 12. Procédé (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'élément de fermeture de flux (225) est un C ferromagnétique. 13. Dispositif (20) de détermination des propriétés électromagnétiques d'un matériau magnétique (100) selon le procédé (10) décrit dans l'une quelconque des 10 revendications précédentes, comportant deux pointes (205, 210) de mesure et deux pointes (215, 220) excitatrices, un élément de fermeture de flux (225) et un capteur de champ (230). 14. Dispositif (20) de détermination des propriétés électromagnétiques d'un matériau 15 magnétique (100), selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le capteur de champ comporte une pluralité de sondes à effet hall. 15. Roue polaire d'une machine électrique tournante (30) qui comporte en outre un dispositif (20) de détermination des propriétés électromagnétiques d'un matériau 20 magnétique, selon la revendication 13 ou 14. 16. Roue polaire selon la revendication précédente, dans lequel la roue polaire est munie d'une bobine de rotor et est au contact de l'élément de fermeture du flux, ladite bobine de rotor étant traversée par un courant de polarisation pour que 25 l'élément de fermeture de flux puisse générer la polarisation magnétique H1.