Cette thèse décrit le développement d'une nouvelle génération de moteurs électriques spécifiquement dédiés à la propulsion de drones miniatures (< 70 cm d'encombrement). L'étude expérimentale de chaque élément de la chaîne (batteries, contrôleur, moteur, hélices) a permis, d'une part, d'estimer les besoins énergétiques de chacun, et d'autre part, de mettre en évidence le besoin de concevoir un moteur léger et possédant un fort couple à basse vitesse pour entraîner une grande hélice (diamètre 50 cm) directement (sans réducteurs).Le moteur étudié est un moteur synchrone possèdant un rotor planaire à aimants permanents entre deux stators planaires à bobinages triphasés double-couche. Après avoir complété le modèle électrique de base par un modèle de pertes aérodynamiques et de pertes par courants de Foucault, le dimensionnement du moteur s'est effectué avec les logiciles Pro@Design et CDI_Optimizer qui permettent un dimensionnement pour des problèmes multi-physiques fortement contraints. Deux prototypes ont été construits (diamètres 50 mm et 70 mm), devant fournir 28 W mécanique et dimensionnés pour un entrefer de 50 µm. Pour des raisons mécaniques, leur caractérisation s'est effectuée à entrefer 500 µm. Elle a permis de valider le modèle établi en vérifiant les résultats théoriques obtenus à cet entrefer pour ces deux prototypes. Dans la perspective d'obtenir de meilleurs performances que les petits moteurs électriques actuels pour des masses globales similaires, un redimensionnement est nécessaire à des entrefers plus grands (500 µm) et avec une multiplication du nombre de conducteurs par phase et par pôle (réduction de l'effet des courants de Foucault).

Ce travail s'intéresse à l'étude des machines synchrones à double excitation (MSDE) et au dimensionnement de machines synchrones à aimants permanents (MSAP) dans le cadre des applications de type véhicule hybride. Celle ci se place dans le cadre général de la réduction des rejets de substances polluantes des véhicules. Le véhicule hybride, associé aux MSAP et aux MSDE constitue de ce point de vue une solution intéressante pour résoudre ces problèmes. Nous avons mis au point plusieurs modèles électromagnétiques analytiques (linéaires ou non) de MSAP basés sur la transformation de Park et sur l'utilisation de réseaux réluctants destinés à être intégré dans des structures à double excitation. Ceux ci permettent de concilier précision, rapidité et simplicité. Nous avons dimensionné et réalisé une MSDE au laboratoire SATIE répondant à un cahier des charges de véhicule hybride fourni par le groupe PSA. Celle ci a pu répondre aux contraintes des spécifications à la fois en terme d'encombrement et de performances.

Thèse de doctorat : Génie électrique : INPL : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie électrique : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 56 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie électrique : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3913. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 127-134.

Nous avons abordé, dans ce travail, la problématique posée par la conception des machines synchrones à aimants permanents à flux axial (MSAPFA) intégrées dans un système éolien de petite puissance. Les objectifs ont été de mettre au point une méthodologie générale de dimensionnement et le développement d'une méthode de modélisation de MSAPFAs par le calcul analytique des champs à partir du formalisme de Maxwell. Le défi de cette modélisation demeure toujours le compromis à faire entre temps de calcul et précision des résultats. Un outil d'analyse analytique issu de la résolution des équations de Maxwell par la méthode de séparation des variables dans les différentes régions de la machine, a donc été développé. Un modèle thermique nodale de la structure de MSAPFA est ensuite mis au point. La construction de ce modèle conduit à un système d'équations algébriques linéaires dont la solution nous renseigne sur la température aux nœuds sensibles de la machine. Ce modèle thermique est suivi par un modèle mécanique qui s'appuie sur les expressions proposées par le modèle de Young permettant ainsi de contrôler la déflexion des disques rotoriques en choisissant la bonne épaisseur de ces derniers à partir des efforts axiaux. Ces trois modèles constituent le modèle dimensionnant multi-physique de la machine. Pour l'optimisation non linéaire, un algorithme génétique d'optimisation multi-contrainte (GENOCOP) associé un algorithme d'optimisation multi-objectif (SPEA_II) sont choisis. C'est une méthode élitiste qui utilise une archive externe pour le stockage des solutions Pareto et effectue sa mise à jour au fur et à mesure des générations. Le couplage du SPEA_II avec le GENOCOP nous a permis de développer le code d'optimisation OPTIMSAP implémenté sous Matlab et dédié au dimensionnement des machines électriques. Le code d'optimisation OPTIMSAP développé a été enfin utilisé pour le dimensionnement d'un système aérogénérateur de 10 kW à base d'une machine synchrone à aimants permanents à flux axial couplée à un redresseur à diodes suivi d'un hacheur dévolteur et débitant sur un banc de batteries de 120V en parallèle avec une charge de consommation.

polyentrefers (ou fractionnées) synchrones à bobinage global permettant la maximisation du couple ou de l'effort volumique. Le concept de machine polyentrefer est plus précisément appliqué à l'élaboration d'actionneurs linéaires multi-tiges, nouvelle architecture bien adaptée aux entraînements directs. Tout d'abord, une classification des différents actionneurs électromagnétiques permet de situer la place particulière occupée par les actionneurs polyentrefers, notamment ceux à bobinages globaux. Ensuite, une étude, basée sur des optimisations des paramètres géométriques, permet de mettre en évidence l'intérêt de ce type de topologie pour l'obtention de forces spécifiques et de dynamiques mécaniques très élevées. Une analyse aux lois de similitude, régissant les performances de ces actionneurs, est ensuite menée pour dégager leurs caractéristiques fondamentales. Puis, une étude des comportements mécaniques, prenant en compte, entre autres, les tolérances mécaniques (montage) et les efforts normaux (guidage), est ensuite effectuée. Ainsi, la possibilité de filtrer les ondulations d'efforts et de diminuer les forces parasites (composante normale) sans affecter l'effort utile est montrée. Cette approche aboutit à la structure multi-tiges. Enfin, un prototype est testé et permet de valider la faisabilité de cette technologie, ainsi que la justesse des modèles utilisés. Ce moteur, ne comportant que huit tiges pour un volume actif d'un litre, atteint un effort électromagnétique de 1000N en fonctionnement statique. Des abaques permettent d'estimer simplement les performances optimales d'actionneurs multi-tiges sous diverses contraintes mécaniques.

In this work we cover some counting techniques used to solve some classic problems in Combinatorics. We also show a link between the so called ârencontre problemâ, the âmÃnage problemâ and the permanent of a square matrix. / Neste trabalho abordamos algumas tÃcnicas de contagem utilizadas para solucionar alguns problemas clÃssicos da AnÃlise CombinatÃria. Mostramos tambÃm uma relaÃÃo entre o problema das cartas mal endereÃadas, o problema de Lucas e os permanentes de uma matriz quadrada.

Cette thèse a eu pour objectif la préparation d’aimants nanostructurés sains terres rares à base d’un assemblage dense de nanobâtonnets de cobalt (Co NBs). Nous avons démontré la faisabilité d’un changement d’échelle du procédé polyol, avec des conditions d’agitation contrôlées, pour obtenir 5 g de NBs monodisperse. La modification de l’agent nucléant nous a permis de contrôler la taille et la forme des NBs conduisant à des valeurs élevées de champ coercitif. La réalisation d’aimants macroscopiques denses et robustes a été possible via la dispersion des bâtonnets dans du chloroforme et son évaporation sous champ magnétique à température ambiante. La valeur de (BH)max résultante a atteint dans le meilleur des cas une valeur de 165 kJ·m-3. Des résultats préliminaires sur la compaction d’assemblées de NBs montre que la fraction volumique magnétique peut être augmenté significativement (jusqu’à 30%). Cette étude prouve que l’approche « bottom-up» est très prometteuse pour obtenir des nouveaux matériaux magnétiques durs qui peuvent compléter le panorama des aimants permanents et combler le fossé entre les ferrites et les aimants NdFeB. / The objective of this thesis is the preparation of nanostructured rare earth free permanent magnets based on dense assemblies of Co nanorods. We demonstrate the up-scaling of the polyol process for the synthesis of 5 g of monodispersed cylindrical Co NR with controlled cylindrical-like shape. Modification of the nucleating agent allows optimizing further the nanorods’ shape, leading to the highest coercivity values measured. Dense and robust macroscopic magnets were obtained via the rods’ alignment under a magnetic field presenting an ideal hysteresis loop. Additional structural and magnetic characterization was accomplished via small angle neutron scattering. A quantitative assessment of the (BH)max values showed a maximum of 165 kJ·m-3. Preliminary compaction experiments resulted in the fabrication of bulk magnets with increased magnetic volume fraction (up to 30%). We prove that the bottom-up approach is very promising to get new hard magnetic materials that can compete in the permanent magnet panorama and fill the gap between the ferrites and the NdFeB magnets.

ACette thèse s’inscrit dans la continuité des travaux menés sur les problématiques des énergies renouvelables par le laboratoire GREAH. Elle est financée par la communauté de l’agglomération havraise (CODAH). Les taux de fluctuation de la puissance sont réglementés dans des codes de réseaux établis par des gestionnaires de réseau électrique dans le but de minimiser l’impact de ces fluctuations sur la fréquence et la tension du réseau. Comme l’énergie éolienne est de nature fluctuante, nous proposons dans ce rapport des solutions dans le cas où les taux de fluctuations de la production éolienne offshore dépassent ces limites. Parmi ces solutions, la capacité du parc éolien à lisser sa propre puissance ou par intégrations des unités de stockage; dans le premier cas l’utilisation d’une réserve de puissance dans les éoliennes est possible, pour créer cette réserve deux méthodes sont proposées et leurs performances évaluées. Pour deuxième solutions, une méthodologie sera proposée pour déterminer la technologie du stockage. Des propositions pour construire des parcs éoliens offshore avec des technologies en courant continu sont apparues. Pour permettre un couplage répondant et une bonne fiabilité des dispositifs d’électroniques de puissance utilisés dans la conception de ces nouveaux parcs, nous proposons dans ce rapport des convertisseurs adéquats et des stratégies de commandes qui assurent leurs stabilités. / The research work performed in this thesis is in the framework of issues related of renewable energies led by GREAH laboratory. The research work has been funded by Le Havre Municipality Assembly (CODAH). The requirements of power fluctuations in the grid are given by the grid code established by the electricity utilities companies in order to mitigate the impact of the wind power fluctuation on frequency and voltage in electrical grid. As wind energy has a fluctuating behavior, solutions have been proposed in this thesis for the situation where the power produced by an offshore wind power plant exceeds the threshold given by the grid code. Among the solutions, we can quote the ability of the wind power plant to smooth its own power production or integrate storage units. In the first case, the use of power reserve in wind turbines is possible and two methods have been proposed, and their performance evaluated. For the second solution, a methodology to find and to choose out the storage technology has been discussed. Proposals to build offshore wind farms with technologies using direct current (DC) have emerged. To get a coupling which fulfills the requirement of good reliability of power electronic devices used for the design of new wind farms, it has been proposed in this thesis adequate converters and control strategies that ensure their stability.