Contribution à la modélisation et à l'optimisation des machines synchrones à aimants permanents à flux axial. Application au cas de l'aérogénérateur

This work deals with a new methodology of the design optimisation of axial flux permanent magnet synchronous machine. The first step of the proposed methodology focuses on modelling of physical phenomena governing the machine behaviour. The proposed model is a multi-level magneto-thermo-mechanical model. The second step consists in writing the problem of the machine sizing in the form of a non-linear, constraint, multi-variable and vector optimization problem. To solve this problem, an optimization process based on an genetic algorithm and a DIRECT deterministic algorithm is performed. Then, the efficiency and reliability of the proposed design methodology is illustrated in the case of a 10kW / 200rpm axial flux generator dedicated to stand-alone wind energy systems.Les travaux présentés dans ce mémoire visent à développer une méthodologie de dimensionnement des machines synchrones à aimants permanents à flux axial. La mise en œuvre de cette méthodologie suppose de disposer d'un modèle mathématique définissant le comportement physique de la structure. Le modèle dimensionnant proposé dans ce mémoire est multi-échelle et est issu d'une modélisation magnéto-thermo-mécanique de la machine. Le problème de dimensionnement est ensuite écrit sous forme d'un problème d'optimisation multi-physique et multi-critères sous contraintes. Pour le résoudre, deux méthodes d'optimisation, s'appuyant sur les algorithmes génétiques et l'algorithme DIRECT, ont été implantées. En fin, la méthodologie de dimensionnement développée est évaluée dans le cas d'un aérogénérateur (10kW, 200tr/mn) dédié aux sites isolés