L’utilisation de paliers magnétiques est de plus en plus fréquente étant donné les avantages que cette technologie apporte. En effet, ces derniers permettent de léviter un objet rotatif grâce à un champ magnétique. Un roulement à billes peut être substitué par un palier magnétique. Cette substitution permet de réduire les entretiens, diminuer les pertes par friction et augmenter la durée de vie du système. Des applications nécessitant d’hautes vitesses de rotation et des pertes réduites constituent des situations exemplaires de l’utilisation de cette technologie. Un palier magnétique est une technologie avec de nombreux avantages et certains inconvénients. Par exemple, un palier magnétique hybride est un système naturellement instable et la force d’attraction magnétique est une équation fortement non-linéaire en fonction du courant et de l’entrefer. Ces caractéristiques démontrent qu’une loi de commande est nécessaire afin de stabiliser le palier magnétique. De plus, la loi de commande doit être précise et rapide. Les principales applications d’un palier magnétique incluent une rotation de l’objet en lévitation. Ceci nécessite une erreur en régime permanent nulle et une commande ajustable rapidement afin d’assurer une stabilité en tout temps. Ce mémoire traite de la validation expérimentale d’une loi de commande linéaire sur un palier magnétique sans rotation jumelant des aimants permanents et des électroaimants. Dans la littérature actuelle, la plupart des études portent sur les paliers magnétiques actifs, c’est-à-dire qui ne comportent que des électroaimants. L’ajout d’aimants permanents diminue la consommation énergétique du palier magnétique mais augmente la complexité de la loi de commande. Le présent mémoire démontre qu’il est possible de stabiliser un palier magnétique hybride homopolaire en utilisant une loi de commande linéaire tel le PID (proportionnel, intégral, dérivé). Cette étude apporte des nouvelles données à la littérature, en validant à l’aide d’un montage expérimental la loi de commande conçue et simulée à partir de MATLAB[indice supérieur MC].

- Le stockage d'énergie est omniprésent dans les installations électriques actuelles. A cet effet, trois laboratoires se sont associés afin de réaliser un système de stockage d'énergie par volant d'inertie. Le but de cette thèse a été de réaliser une suspension magnétique à faible coût de production et à consommation électrique nulle ou la plus réduite possible. Cette suspension destinée au maintien du volant d'inertie en rotation doit permettre d'éliminer partiellement les roulements à billes, afin de s'affranchir de l'usure et de la dissipation d'énergie par frottement. Pour ce faire, une étude approfondie des phénomènes statiques et dynamiques à été nécessaire du fait des nombreux phénomènes électromagnétiques et mécaniques déstabilisant. Enfin, la réalisation d'un prototype de suspension magnétique nous a permis de tester et de valider nos modèles puis de faire apparaître les avantages et inconvénients de la géométrie choisie.

Les paliers magnétiques actifs auto-détecteurs sont des transducteurs électromécaniques permettant de réaliser deux fonctions simultanées: une fonction puissance assurant le positionnement du rotor et une fonction capteur de position permettant d'estimer la taille de l'entrefer et la position du rotor. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés au développement de modèles électromagnétiques de paliers magnétiques actifs auto-détecteurs pour leur conception et leur optimisation. Différents modèles ont ainsi été produits durant ces travaux de thèse:- Un modèle haute fréquence d'un matériau feuilleté et polarisé construit à partir d'une mesure de la perméabilité réversible et d'un modèle formel de diffusion haute fréquence;- Un modèle de simulation des courants induits dans un rotor feuilleté générés par la rotation de celui-ci. Ce modèle permet alors de déterminer les pertes par courants induits ainsi que l'effet de la rotation sur l'estimation de la position;- Enfin, un modèle de l'impédance haute fréquence d'un circuit magnétique feuilleté, saturable et polarisé. Cette modélisation se réalise en 3 étapes : calcul magnétostatique non linéaire, intégration du modèle haute fréquence et calcul magnétodynamique linéaire. Ces différentes approches de modélisation ont été validées expérimentalement au moyen d'un cadre d'Epstein et sur deux types de paliers magnétiques. L'ensemble de ces modèles ont ensuite été exploités dans un outil pour la conception optimale de paliers magnétiques actifs auto-détecteur. Finalement, une optimisation multivariable bi-objective a été réalisée de façon à concevoir un palier magnétique actif auto-détecteur optimal à la fois d'un point de vue capteur et d'un point de vue puissance. / Active magnetic bearings with a self-sensing approach are electromechanical transducers. They realize two different functions at the same time: power function for moving the rotor, and sensor function for estimating the size of the air gap and the position of rotor. In this thesis, we developed an electromagnetic model for conception and optimization of these active magnetic bearing. In order to achieve this goal, different models were developed during this thesis:- A high frequency model of a laminated and polarized material builds with a reversible permeability measure and an homogenization model for high frequency;- A simulation model induced currents in a laminated rotor created by its own rotation. This one permits eddy current losses determination and the impact of rotation on the position estimation;- Finally, a high frequency impedance model for a laminated, saturated and polarized magnetic circuit. This model computes in 3 steps: nonlinear magnetostatic calculation, integration of high frequency model and linear magnetodynamic calculation. These different approaches were validated experimentally with an Epstein frame and with two different magnetic bearings. All these models were then exploited in a tool for optimal conception of active magnetic bearings with a self-sensing approach. Finally, a bi-objective multivariable optimization was realized to design an optimal active magnetic bearing to both estimate position and create force.