Interprétation des résultats : énergie, force, couple

Énergie magnétique

La densité d'énergie magnétique en un point s'exprime, à l'aide de B et H par la relation :

qui peut également s'écrire, pour un milieu linéaire, homogène, isotrope :

L'énergie magnétique dans une région volumique est égale à :

Force et couple magnétique

La force (le couple) magnétique s'exerçant sur des pièces indéformables entourées d'air peut être calculée par la méthode des travaux virtuels. La force (le couple) dans une direction donnée s'obtient en dérivant l'énergie du système par rapport à un déplacement virtuel de l'objet dans cette direction.

La force magnétique Fm est donnée par la relation suivante :

l est un déplacement linéaire élémentaire

Le couple magnétique Γ est donné par la relation suivante :

θ est un déplacement angulaire élémentaire

Pour réaliser ce calcul, l'objet doit être entouré d'air. Il peut s'agir de régions massives ou de régions minces de type Vide.

Densité de force surfacique

La grandeur DFSM est la densité de force surfacique () s'exerçant entre régions de perméabilités différentes. Elle est donc accessible uniquement aux interfaces entre régions. La densité de force surfacique () est toujours normale à la surface.

L'expression théorique de la densité de force surfacique entre deux régions 1 et 2 est donnée par la relation :

Dans Flux, elle est en fait calculée à l'aide de l'expression permettant d'assurer effectivement la normalité de dFs indépendamment du maillage et de la qualité de la solution, c'est-à-dire par la relation :

Si le matériau magnétique est à caractéristique linéaire, nous pouvons définir une force surfacique, ou pression magnétique Pm :

L'intégrale de DFSM sur l'ensemble des faces extérieures de régions volumiques magnétiques donne la force globale sur ces régions. La précision obtenue est théoriquement moindre que par la méthode des travaux virtuels.

Force de Laplace

La force de Laplace est la force qui s'exerce sur un conducteur parcouru par un courant placé dans un champ magnétique.

La densité de force de Laplace en un point s'exprime, à l'aide de j et B par la relation :

La force de Laplace dans une région volumique est égale à :

Le calcul de la force de Laplace qui s'exerce sur un conducteur est possible lorsqu'il est possible d'accéder à la valeur de j en tout point de ce conducteur.

  • Dans le cas des bobines non maillées (entités de type bobine), la valeur du courant source en tous points de la bobine n'est pas directement fournie par Flux. Le calcul de la force de Laplace n'est donc pas possible directement.
  • Dans le cas des bobines maillées (régions de type conducteur bobiné), la valeur du courant source en tous points de la bobine est fournie (JS1). Le calcul peut donc être réalisé.