Ni80Fe20 and Ni80Fe20/NiO films and nano-stripes were characterized magnetically through AC and DC susceptibility measurements, and hysteresis loops as a function of field and temperature. While the near-pattern films were characterized in the in-plane configuration only, the nano-stripes were characterized in parallel, transverse and the perpendicular field configurations. The effects of the constrained geometry on the coercivity, exchange bias field, and the superparamagnetic blocking temperature were studied. It was determined that the coercivity, exchange bias field and the superparamagnetic blocking temperature can be controlled, not only by using a patterned media instead of a plane film, but also by the orientation of that pattern.

Zur Verbesserung der Störsicherheit bei der digitalen Signalübertragung wird eine Hysterese in die Übertragungskennlinie des Gatters eingefügt. Der Einfluss der Höhe der beiden Schwellwerte auf die Anzahl der auftretenden Fehler wird mittels eines Rechnerprogrammes untersucht. Ein Zufallsgenerator erzeugt Signale in verschiedenen Höhen und Breiten, die sich den ungestörten Signalen überlagern. Es erfolgt eine Umsetzung einer integrierten Schaltung auf einem TTL Master. Die Schaltung wird mittels eines eigens entwickelten Netzwerkanalyseprgrammes berechnet. Messergebnisse werden mitgeteilt. / To enhance the noise immunity of digital signal transmission, a hysteresis is introduced to the transfer characteristic of integrated digital circuit. The influence of height of the two threshold values to the number of occurring errors is examined by a computer program. A random number generator generates signals of different heights and widths, which are superimposed on the undisturbed signals. There is an implementation of an integrated circuit on a TTL master. The DC performane is calculated by means of a specially developed circuit analysis program. Measurement results are presented.

Les travaux de cette thèse portent sur une nouvelle structure de machine à double excitation (MSDE) pour l'application des véhicules hybrides et électriques. Ce type de machine, ayant deux sources d'excitation, bénéficie un degré de liberté supplémentaire et un contrôle facile sur le flux. Grâce à ce degré de liberté, la machine peut être dimensionnée de manière que son meilleur rendement coïncide avec la zone de fonctionnement la plus sollicitée de la machine. Cette nouvelle structure a fait l'objet principal de ce mémoire. Le fonctionnement de la MSDE est présenté dans les deux premiers chapitres. La machine est dimensionnée suivant un cahier des charges pour véhicule hybride. La validation expérimentale a confirmé le bon fonctionnement de la structure et montré son intérêt. Une autre problématique dans le dimensionnement de la machine est l'aspect thermique car les machines sont devenues de plus en plus compactes et puissantes. Une estimation correcte des pertes est indispensable pour évaluer correctement les performances de la machine. C'est la raison pour laquelle on a décidé de consacrer une partie de cette thèse à la modélisation des pertes fer, dont l'estimation n'est pas évidente. / The PhD work deals with a new structure of hybrid excited synchronous machine (MSDE) for the application of hybrid and electric vehicles. This kind of machine, with two excitation sources, benefits an additional degree of freedom and an easy control of flux. Due to this degree of freedom, the machine can be designed in the way that its best efficiency coincide with the most solicited operating zone. This new machine structure is the main subject of this study. The principle of this MSDE is presented in the first two chapters. The machine is then designed according to the specifications for an hybrid vehicle. The experimental validation has confirmed the proper functioning of the structure and shown its interest. Another important subject in the machine sizing is the thermal aspect because our machines are becoming more and more compact and powerful. A correct estimation of the iron loss is essential for evaluating correctly the machine performances. That's why we have decided to dedicate a part of this study to the modeling of iron loss, of which the estimation is not evident.

Le travail de thèse est consacré à l'étude numérique de nanoparticules (NPs) magnétiques core@shell Fe3O4@CoO présentant des propriétés d'échange bias (EB) en utilisant la méthode Monte Carlo (MC). En particulier, nous nous sommes concentrés sur l'étude de l'effet des réponses collectives (interactions inter-particules telles que les interactions dipolaires (ID)) sur les propriétés magnétiques de ces structures. Des résultats expérimentaux préliminaires, montrant l'existence d'une relation entre le décalage du cycle d'hystérésis et l'interaction entre NPs, ont motivé le travail numérique mené dans le cadre de cette thèse.La première partie de ce mémoire est une étude méthodologique visant à trouver les conditions optimales pour simuler les cycles d'hystérésis d'une façon correcte par MC.Les résultats révèlent une dépendance linéaire entre le champ coercitif Hc et la constante d'anisotropie effective pour des conditions non biaisées (algorithme libre, algorithme du cône, algorithme mixte). La deuxième partie est consacrée à l'étude, à l'échelle atomique, des nanostructures présentant l'EB dont nous avons reproduit les deux caractéristiques (un décalage du cycle d'hystérésis, une augmentation importante de Hc).Nous avons également proposé une méthode permettant l'évaluation de la valeur de l'anisotropie effective.En passant à l'échelle d'une assemblée de NPs, plusieurs modèles furent étudiés. Nous arrivons à interpréter les résultats expérimentaux selon le degré d'agrégation des NPs. Nous montrons que l'agrégation (interactions d'échanges entre les NPs) a un effet direct sur le champ d'échange bias, mais le rôle d'ID sur le champ d'échange mérite des études complémentaires. / This thesis is dedicated to the numerical study by means of Monte Carlo (MC) simulations of core@shell Fe3O4@CoO magnetic nanoparticles (NPs) presenting exchange bias properties (EB). In particular, we focused our study on the effect of collective responses (inter-particle interactions as dipolar interactions (DI)) on the magnetic properties of these structures. Our numerical work is motivated by some preliminary experimental results showing the existence of a relationship between the hysteresis loop shift (exchange bias field) and the interaction between NPs. The first part of this thesis is a methodological study to figure out the optimal conditions to simulate hysteresis loops correctly by MC. The results reveal that the coercive field Hc is linearly related to the effective anisotropy constant for non-biased conditions (free algorithm, cone algorithm, mixed algorithm). The second part is dedicated to the study of exchange-biased nanostructures at the atomic scale. We have been able to reproduce both characteristics of EB (hysteresis loop shift, significant increase in Hc). A method allowing the evaluation of the effective anisotropy has been proposed. Considering an assembly of nanoparticles, several models are studied. The experimental results are interpreted according to the degree of aggregation of NPs. It was shown that the aggregation (exchange interactions between NPs) has a direct effect on the exchange bias field, but the role of the ID on the exchange field requires complimentary calculations to be clarified.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3419531 bytes, checksum: 47a7d7cdb7277fb0c7f884e30a96df42 (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work was evaluated the influence of multiple quenching in the peak temperatures of phase transformation (PTPT) in the alloy Cu-11.8Al-0.6Be-0.5Nb-0.27Ni (%wt), as well as the influence that deformation applied in temperatures above Ms, at nominal composition Cu-11.8Al-0.6Be-0.5Nb-0.27Ni, Cu-11.8Al-0.55Be-0.5Nb-0.27Ni and Cu-11.8Al-4Nb-2.16Ni-0.5Be, would have on the residual deformation. The alloys were melted, homogenized during 12h by 850ºC and machined using wire electroerosion. Then, the samples were quenched in water at room temperature and subsequently analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, using energy dispersive x-ray, differential scanning calorimetric analysis and x-ray diffractometry. For samples quenched successively, it was found a large change in PTPT after 22 quenching, there is no reverse transformation in this range. From the 34th quenching, the PTPT remained constant around 420ºC and severe changes in your micrographs were detected. Nevertheless, there was no change in Cu/Al able to change the PTPT. Alloys with containing nominal composition 0.4% and 0.2%Be indicated strong influence of the Be in the PTPT. When analyzed by x-ray diffractometry, the sample with 0.2Be indicated the presence of β' and γ' phases, when aged by 530ºC. For quantifying the residual deformations, the samples were subjected to static tensile and loading/unloading tests. When subjected large deformation and temperature near Ms, the results showed a great residual deformation, whereas small deformations with temperatures above Af showed not to be viable. The alloy Cu-11.8Al-4Nb-2.16Ni-0.5Be when tractioned, showed excessive weakness even after treatment of solubilization. / Neste trabalho avaliou-se a influência de têmperas múltiplas, nas temperaturas de pico da transformação de fase (TPTF) e na microestrutura da liga Cu-11,8Al-0,6Be-0,5Nb-0,27Ni (% em peso), bem como a influência que deformações aplicadas, em temperaturas a partir de Ms, às ligas de composição nominal Cu-11,8Al-0,6Be-0,5Nb-0,27Ni, Cu-11,8Al-0,55Be-0,5Nb-0,27Ni e Cu-11,8Al-4Nb-2,16Ni-0,5Be, teriam nas deformações residuais. As ligas foram fundidas, homogeneizadas durante 12h a 850ºC e usinadas via eletroerosão à fio. Em seguida, os corpos de prova foram temperados em água a temperatura ambiente sendo posteriormente analisadas via microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, utilizando-se energia dispersiva de raios-x (EDS), análise calorimétrica diferencial de varredura (DSC) e difratometria de raios-X. Para as amostras cicladas termicamente, verificou-se que após 22 têmperas uma mudança significativa nas TPTF ocorre, não havendo a partir deste intervalo transformação reversa. A partir da 34ª têmpera, as TPTF permaneceram constantes em torno de 420ºC e as micrografias indicaram mudanças severas em suas microestruturas. Não obstante, não se verificou alteração na relação Cu/Al capaz de alterar as TPTF. As amostras contendo composição nominal de 0,4% e 0,2% de Be indicaram que as ligas estudadas são fortemente influenciadas pela presença do Be. Quando analisada por difratometria de raios-x, a amostra com 0,2Be indicou a presença das fases β e γ , quando submetida a tratamento de envelhecimento a 530ºC. Para a quantificação das deformações residuais, os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de tração estática e de carregamento/descarregamento. As amostras submetidas a deformações próximas as de ruptura e com temperatura de ensaio próximo a Ms mostraram resultar em deformações residuais de maiores intensidades, enquanto quedeformações de pequena magnitude, com temperaturas acima de Af, mostraram não serem viáveis. A liga de composição nominal Cu-11,8Al-4Nb-2,16Ni-0,5Be, quando ensaiada sob tração, mostrou fragilidade excessiva mesmo após tratamento térmico de solubilização.

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Made available in DSpace on 2014-12-17T15:15:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaGDS_TESE.pdf: 10253325 bytes, checksum: a11a4b9893c49f999607f55737b5aded (MD5) Previous issue date: 2014-07-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The effect of confinement on the magnetic structure of vortices of dipolar coupled ferromagnetic nanoelements is an issue of current interest, not only for academic reasons, but also for the potential impact in a number of promising applications. Most applications, such as nano-oscillators for wireless data transmission, benefit from the possibility of tailoring the vortex core magnetic pattern. We report a theoretical study of vortex nucleation in pairs of coaxial iron and Permalloy cylinders, with diameters ranging from 21nm to 150nm, and 12nm and 21nm thicknesses, separated by a non-magnetic layer. 12nm thick iron and Permalloy isolated (single) cylinders do not hold a vortex, and 21nm isolated cylinders hold a vortex. Our results indicate that one may tailor the magnetic structure of the vortices, and the relative chirality, by selecting the thickness of the non-magnetic spacer and the values of the cylinders diameters and thicknesses. Also, the dipolar interaction may induce vortex formation in pairs of 12nm thick nanocylinders and inhibit the formation of vortices in pairs of 21nm thick nanocylinders. These new phases are formed according to the value of the distance between the cylinderes. Furthermore, we show that the preparation route may control relative chirality and polarity of the vortex pair. For instance: by saturating a pair of Fe 81nm diameter, 21nm thickness cylinders, along the crystalline anisotropy direction, a pair of 36nm core diameter vortices, with same chirality and polarity is prepared. By saturating along the perpendicular direction, one prepares a 30nm diameter core vortex pair, with opposite chirality and opposite polarity. We also present a theoretical discussion of the impact of vortices on the thermal hysteresis of a pair of interface biased elliptical iron nanoelements, separated by an ultrathin nonmagnetic insulating layer. We have found that iron nanoelements exchange coupled to a noncompensated NiO substrate, display thermal hysteresis at room temperature, well below the iron Curie temperature. The thermal hysteresis consists in different sequences of magnetic states in the heating and cooling branches of a thermal loop, and originates in the thermal reduction of the interface field, and on the rearrangements of the magnetic structure at high temperatures, 5 produce by the strong dipolar coupling. The width of the thermal hysteresis varies from 500 K to 100 K for lateral dimensions of 125 nm x 65 nm and 145 nm x 65 nm. We focus on the thermal effects on two particular states: the antiparallel state, which has, at low temperatures, the interface biased nanoelement with the magnetization aligned with the interface field and the second nanoelement aligned opposite to the interface field; and in the parallel state, which has both nanoelements with the magnetization aligned with the interface field at low temperatures. We show that the dipolar interaction leads to enhanced thermal stability of the antiparallel state, and reduces the thermal stability of the parallel state. These states are the key phases in the application of pairs of ferromagnetic nanoelements, separated by a thin insulating layer, for tunneling magnetic memory cells. We have found that for a pair of 125nm x 65nm nanoelements, separated by 1.1nm, and low temperature interface field strength of 5.88kOe, the low temperature state (T = 100K) consists of a pair of nearly parallel buckle-states. This low temperature phase is kept with minor changes up to T= 249 K when the magnetization is reduced to 50% of the low temperature value due to nucleation of a vortex centered around the middle of the free surface nanoelement. By further increasing the temperature, there is another small change in the magnetization due to vortex motion. Apart from minor changes in the vortex position, the high temperature vortex state remains stable, in the cooling branch, down to low temperatures. We note that wide loop thermal hysteresis may pose limits on the design of tunneling magnetic memory cells / Os efeitos de confinamento e o forte acoplamento dipolar na estrutura de v?rtices de nano-elementos ferromagn?ticos ? um tema de interesse atual, n?o apenas pelo valor puramente acad?mico, mas tamb?m pelo impacto em grande n?mero de dispositivos da ?rea de spintr?nica. Muitos dispositivos, como nano-osciladores para transmiss?o de dados sem fio, podem tirar grande proveito da possibilidade de controlar o padr?o magn?tico do n?cleo do v?rtice magn?tico. Relatamos um estudo te?rico da nuclea??o de v?rtices em um par de cilindros coaxiais de ferro e de Permalloy, com di?metros desde 21nm at? 150nm e espessuras de 12nm e de 21nm, separados por uma fina camada n?o-magn?tica. Cilindros isolados de ferro e Permalloy com espessura de 12nm n?o permitem a forma??o de v?rtices, enquanto que cilindros de espessura de 21nm possuem v?rtices quando isolados em reman?ncia. Nossos resultados indicam que ? poss?vel controlar a estrutura magn?tica dos v?rtices, bem como a chiralidade e polaridade relativa dos dois v?rtices, pela escolha apropriada dos valores dos di?metros e da separa??o dos dois cilindros ferromagn?ticos. Dependendo do valor da separa??o entre os cilindros, a intera??o dipolar pode induzir a forma??o de v?rtices em pares de cilindros de espessura de 12nm e inibir a forma??o de v?rtices em pares de cilindros de 21nm de espessura. Al?m disso, mostramos que a rota de prepara??o do estado magn?tico em campo nulo, pode ser usada para determinar a chiralidade e polaridade relativa dos dois v?rtices. Por exemplo: partindo da satura??o da magnetiza??o de um par de cilindros de ferro com di?metro de 81nm e espessura de 21nm, na dire??o do eixo f?cil da anisotropia uniaxial do ferro, resulta um par de v?rtices com n?cleo de 36nm, mesma chiralidade e mesma polaridade. Partindo do estado saturado em uma dire??o no plano e perpendicular ao eixo de anisotropia uniaxial, resulta um par de v?rtices com n?cleo de 30nm de di?metro, com chiralidade e polaridade opostas. Relatamos tamb?m um estudo te?rico do impacto de v?rtices magn?ticos na histerese t?rmica de um par de nanoelementos el?pticos de ferro, de 10nm de espessura, separados por um espa?ador n?o-magn?tico e acoplados com um substrato antiferromagn?tico por energia de 3 troca. Nossos resultados indicam que h? histerese t?rmica em temperatura ambiente (muito menor do que a temperatura de Curie do ferro), se o substrato for uma superf?cie n?o compensada de NiO. A histerese t?rmica consiste na diferen?a da sequ?ncia de estados magn?ticos nos ramos de aquecimento e resfriamento de um ciclo t?rmico, e se origina na redu??o do valor do campo de interface em altas temperaturas, e na reestrutura??o das fases magn?ticas impostas pela intera??o dipolar forte entre os dois nanoelementos de ferro. A largura da histerese t?rmica varia entre 500K ? 100K para dimens?es laterais de 125nm x 65nm e 145nm x 65nm. Focamos nos ciclos t?rmicos de dois estados especiais: o estado antiparalelo, com o nanoelmento em contato com o substrato alinhado na dire??o do campo de interface e o outro nanoelemento alinhado em dire??o oposta; e o estado paralelo em que os dois nanoelementos est?o alinhados com o campo de interface em temperaturas baixas. Esses s?o os dois estados magn?ticos b?sicos de c?lulas de mem?rias magn?ticas de tunelamento. Mostramos que a intera??o dipolar confere estabilidade t?rmica ao estado antiparalelo e reduz a estabilidade t?rmica do estado paralelo. Al?m disso, nossos resultados indicam que um par de cilindros com dimens?es de 125nm x 65nm, separados por 1.1nm, com campo de interface de 5.88kOe em temperatura de 100K, est? no estado paralelo. Essa fase se mant?m at? 249K, quando h? uma redu??o de 50% da magnetiza??o devido ? nuclea??o de um v?rtice no nanoelemento com superf?cie livre. Pequenas varia??es da magnetiza??o, devidas ao movimento do v?rtice, s?o encontradas no ramo de aquecimento, at? 600K. O estado encontrado em 600K se mant?m ao longo do ramo de resfriamento, com pequenas mudan?as na posi??o do v?rtice. A exist?ncia de histerese t?rmica pode ser um s?rio limite de viabilidade de mem?rias magn?ticas de tunelamento

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camilla Rodrigues 1.pdf: 4672017 bytes, checksum: 12b69633a9d9499c45b4c515dc8a718b (MD5) Previous issue date: 2010-04-30 / The hydraulic behavior of a tropical and unsaturated soil profile of Aparecida de Goiânia-GO is presented. The main objective of this research was to contribute to the understanding of hydraulic properties of a tropical soil, with special emphasis on the soil-water characteristic curves and its hysteresis. The research work done was divided into two main parts: physical, chemical and mineralogical characterization; and hydraulic behavior for the unsaturated condition. The characterization tests indicate that the soil profile studied is formed by two horizons. The top layer of 1,50 m comprised of transported material and a bottom layer comprised of young residual soil. The results of particle size analysis have shown that the various sample preparation conditions (i.e., with or without drying, chemical and physical disaggregation) produce different grain-size distribution curves. A varying state of disaggregation can be achieved, that state being dependent on the stability of the soil aggregates. A fairly good correspondence between conventional hydrometer and laser diffraction analysis was achieved, considering supposedly equivalent aggregation conditions. The soil-water characteristic curve (SWCC) was measured for both the natural and the soil reconstituted by mud consolidation. The role played by the soil fabric on the hydraulic behavior of the soil was analyzed. The SWCC was obtained for drying, wetting, and mixed paths, both in terms of total and matric suction. It was determined that the natural and reconstituted soils have distinct SWCCs. The disaggregation achieved with the reconstituted soil results in higher air-entry values and a unimodal SWCC, even when the natural soil presents a bimodal SWCC. Therefore, the pore-size distribution if affected by the different soil structures. The procedure for wetting and drying soil samples used along with the filter paper technique resulted in a number of SWCCs showing absence of hysteresis. The study of the moisture content along the specimen s heights revealed non-homogeneous moisture content distributions, even after 14 day of equilibrium of water potential. It was concluded that it is the very existence of SWCC hysteresis, along with a not sufficiently slow wetting and drying from the specimen surface that results in a non-homogeneous moisture content. / Um estudo do comportamento hidráulico de um perfil de solo tropical e não saturado de Aparecida de Goiânia-GO é apresentado nesta dissertação. O principal objetivo desta pesquisa foi contribuir para o entendimento das propriedades hidráulicas do solo, com especial ênfase na curva característica do solo e na sua histerese. O trabalho teve seu enfoque dividido em duas partes: caracterização física, química e mineralógica do perfil; e comportamento hidráulico do solo na condição não saturada. A partir da caracterização do solo, verificou-se que o perfil estudado se divide em dois extratos, um superior de 1,50 m de material transportado e um inferior residual jovem. Os resultados dos ensaios de granulometria mostraram que as várias combinações de preparação (i.e., com ou sem secagem prévia, desagregação química e desagregação física), produzem curvas granulométricas distintas. Variados graus de desagregação podem ser atingidos, sendo estes dependentes do grau de estabilidade das agregações do solo. Obteve-se uma boa correspondência entre a granulometria convencional e aquela utilizando o granulômetro a laser, para condições de desagregação supostamente equivalentes. A curva característica foi determinada tanto para o material natural, quanto para o solo reconstituído por adensamento a partir do estado de lama. Desta forma, procurou-se verificar o papel da estrutura no comportamento hidráulico do solo. As curvas características foram obtidas em trajetórias de secagem, molhagem, e mistas, tanto em termos de sucção matricial, quando de sucção total. Observou-se que o solo natural possui curvas características distintas do solo reconstituído. A desestruturação do solo reconstituído resulta em um maior valor de entrada de ar e uma curva característica unimodal, mesmo quando o material natural apresenta curva bimodal. Pode-se concluir que a distribuição de poros do material natural é afetada pela estruturação do solo. O procedimento de umedecimento e secagem utilizado com o método do papel filtro resultou em algumas curvas características com ausência de histerese. O estudo da distribuição da umidade ao longo da altura dos corpos de prova revelou que não se obteve umidades homogêneas, mesmo após os 14 dias, adotados como período para equilíbrio do potencial da água do solo. Pôde-se concluir que é exatamente a existência da histerese, aliada a um umedecimento ou secagem a partir da face dos corpos de prova que não são suficientemente lentos, que resultam na não homogeneidade de umidade.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2016-11-22T18:13:24Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Matheus Levi Paranaguá Pinheiro - 2016.pdf: 7647037 bytes, checksum: bf9bc878e354cc06e12bc89d9e7be3c6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-11-30T15:46:12Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Matheus Levi Paranaguá Pinheiro - 2016.pdf: 7647037 bytes, checksum: bf9bc878e354cc06e12bc89d9e7be3c6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-30T15:46:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Matheus Levi Paranaguá Pinheiro - 2016.pdf: 7647037 bytes, checksum: bf9bc878e354cc06e12bc89d9e7be3c6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-10-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Initially in this work, are presented the development and implementation of a new methodology to control the magnetic induction waveform, which was inserted into the automated measurement system for the characterization of soft magnetic materials, called SCaMMa. In the sequence, studies related to the magnetic hysteresis and to the magnetic losses, especially in silicon steels, are presented. The magnetic hysteresis in silicon steels has been analysed through the inverse version of the Jiles–Atherton classical model and through a modified one found in the literature. Concerning the determination of its parameters, the theory and the computational implementation of the heuristic method known as “Shuffled Frog Leaping Algorithm (SFLA)” have been addressed. Within this context, it was possible to investigate two drawbacks of the Jiles–Atherton model: i) the modeling of the so–called inner loops; and ii) the modeling of the minor loops. In the study of the magnetic losses in silicon steels, it was employed in this work the Bertotti´s model, which establishes the total magnetic losses division in three independent components: hysteresis losses, classical losses, and excess losses. It was investigated two versions of this model, so–called B1 and B2, in which the magnetic hysteresis losses are modeled respectively through the Steinmetz´s model and through the theory of two–portion hysteresis losses subdivision: the one so-called high induction hysteresis losses, and the other, low induction hysteresis losses. Due to some failures, a new approach was chosen reviewing two of the model coefficients calculation: the one related to the classic loss, and the other related to the excess loss. After this reviewing, the magnetic loss models could present predictions that are more exact. / Apresenta-se inicialmente neste trabalho o desenvolvimento e a implementação de uma nova metodologia para controlar a forma de onda da indução magnética, a qual foi inserida no sistema de medição automatizado para a caracterização de materiais magnéticos moles, denominado SCaMMa. Na sequência, apresentam-se estudos relativos à histerese magné- tica e às perdas magnéticas que ocorrem nesses materiais, especialmente os aços para fins elétricos. A histerese magnética em aços para fins elétricos foi abordada através da versão inversa do modelo clássico de Jiles–Atherton e através de uma versão modificada, encontrada na literatura, desse mesmo modelo. Em relação à determinação dos parâmetros desse modelo, são abordadas a teoria e a implementação computacional do método heurístico conhecido como “Algoritmo do Embaralhamento dos Sapos Saltitantes” (tradução livre de Shuffled Frog Leaping Algorithm (SFLA)). Nesse contexto, pôde-se investigar duas deficiências do modelo de Jiles–Atherton: modelagem dos laços de histerese ditos internos e modelagem dos laços de histerese menores. No estudo das perdas magnéticas em aços elétricos, empregou–se o modelo de Bertotti, o qual estabelece a divisão das perdas magnéticas totais em três componentes independentes: perdas por histerese, perdas clássicas e perdas em excesso. Foram investigadas duas versões desse modelo, os modelos denominados B1 e B2, nos quais as perdas por histerese são modeladas respectivamente através do modelo de Steinmetz e da teoria de subdivisão destas perdas em duas outras: perdas por histerese em altas e em baixas induções. Diante de alguns insucessos, optou-se por uma nova abordagem desse assunto, fazendo uma revisão do cálculo dos coeficientes relacionados à perda clássica e à perda em excesso desses modelos. Essa revisão se mostrou bastante efetiva, no sentido de que a partir de então, os modelos de previsão de perdas possibilitaram a obtenção de resultados mais exatos.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-05-25T12:16:21Z No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-06-14T11:52:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-14T11:52:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Sistemas eletromecânicos são de grande importância atualmente, e a procura por maior eficiência e desempenho aliados a um menor custo justificam a busca por alternativas tanto em topologia quanto no controle e acionamento de tais sistemas. A máquina de relutância chaveada é capaz de cumprir estes requisitos e tem despertado o interesse de pesquisadores e empresas nos últimos anos, emergindo como uma alternativa viável em diversas aplicações. Porém, esta máquina possui características singulares. Por conta de sua estrutura duplamente saliente, seu funcionamento correto depende da aplicação de pulsos de corrente por determinados intervalos de tempo, e na sequência correta, seus parâmetros são variáveis no tempo, apresentando um comportamento com características não-lineares. Tais particularidades fazem com que seja difícil controlar o torque destas máquinas, as quais possuem a tendência de apresentar altas oscilações durante a mudança da excitação de cada fase. Este trabalho tem por objetivo contribuir com o estudo da modelagem e do acionamento de uma máquina de relutância chaveada. É apresentada sua modelagem matemática e um modelo de simulação que leva em consideração as não linearidades existentes. Em seguida são apresentadas técnicas de controle de corrente que incluem um regulador de histerese, um controlador PI e um controlador por modos deslizantes. Também é utilizado um método capaz de determinar o momento em que cada fase deve ser acionada, baseado no ângulo do rotor, e uma técnica de variação dos ângulos de acionamento de maneira dinâmica, usados em conjunto com os controladores propostos. O trabalho também caracteriza e apresenta as funções de divisão de torque como uma maneira de reduzir drasticamente as oscilações de torque. São apresentadas as operações como motor e como gerador, bem como um exemplo de aplicação de modo a ilustrar ambos os modos de operação. / Electromechanical systems have a huge relevance nowadays, and seeking for improvements in efficiency and performance at the lowest cost make valid to identify topological and control alternatives of these systems. The switched reluctance machine is capable to fulfill such requirements and emerges as an interesting field of research. Academics and industrial works shows that it is a promising alternative in several applications. However, this machine presents unique characteristics, like the doubly salient structure, the necessity to apply phase currents in a sequence determined by the stator/rotor pole ratio, its time variantparameters,andthestrongnonlinearcharacteristics. Suchsingularitiesmaketorque control hard, as it tends to present high ripples and makes a lot of noise. This thesis aims to contribute on switched reluctance machine modeling and drive system. A mathematical model is presented, and also a simulation model that accounts for nonlinearities, making possible to simulate the machine accurately in a computational environment. A hysteresis regulator, a PI controller and a sliding mode controller are designed and simulated. An algorithm to determine when each phase should be excited based on rotor angle is used, and a technique to change such firing angles dynamically is developed that can be used along with current control methods presented. The work also defines and presents torque sharing functions as a way to greatly reduce torque ripple. Motor and generator operation are contemplated, and both modes are illustrated in an application example.