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N° d’ordre : H674 Ecole Doctorale : 72 Ecole Centrale de Lille Université des S

N° d’ordre : H674 Ecole Doctorale : 72 Ecole Centrale de Lille Université des Science et Technologies de Lille L’Habilitation à diriger des Recherches Spécialité : Génie Electrique Frédéric GILLON Docteur USTL en Génie Electrique Ingénieur de L’Ecole Universitaire D’Ingénieur de Lille (Eudil) Maître de conférences à l’Ecole Centrale de Lille Titre du Mémoire : Méthodologies de Conception Optimale des Composants Electromagnétiques Soutenue le 07 Décembre 2009 devant le jury constitué de : JL. Coulomb G2Elab – grenoble INP Rapporteur C. Marchand Lgep/Spee Labs - Supelec Rapporteur B. Nogarede Laplace - Enseeiht Rapporteur JF. Brudny Lsee – Univ. d’Artois Examinateur G.Friedrich Lec - Utc Examinateur, Président F. Piriou L2ep - Ustl Examinateur L.Krähenbühl Ampère -EcLyon Examinateur P. Brochet L2ep - EcLille Examinateur, Directeur Laboratoire L2EP, EA2697 Ecole Centrale de Lille Cité Scientifique - BP 48 F-59651 Villeneuve d’Ascq Cedex tel-00734814, version 1 - tel-00734814, version 1 - L‟Equipe 3 Equipe Optimisation Frédéric Gillon was born in France in 1967. He obtained an Engineer Diploma in 1992 and a Ph.D. in 1997 at Université des Sciences et Technologies de Lille. He is currently Assistant Professor at Ecole Centrale de Lille since 1999. His area research is the Optimal Design of electric systems. The applications are: linear motors, axial and radial synchronous motors, and railway propulsion systems. frederic.gillon@ec-lille.fr Les permanents de l‟équipe Stéphane Brisset, graduate of M. S. degree in 1992 at Ecole Centrale de Lille, France, Ph. D. in electrical engineering in 1995 at Université des Sciences et Technologies de Lille. He joined Ecole des Hautes Etudes Industrielles in 1996 and Ecole Centrale de Lille in 2001 where he is now associate professor in the design and optimization of electrical machines (COME) team at Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique de Puissance (L2EP). His main interests are the simulation, design and optimization of electric machines. Stephane.brisset@ec-lille.fr. Michel Hecquet, Michel HECQUET was born in 1968. He received the Ph.D degree from the University of Lille, France, in 1995. His Ph.D dissertation presented a 3D permeance network of a claw-pole alternator, used for the simulation and the determination of the electromagnetic forces. His research interests include the modelling, the design and the optimisation of electrical machines, particularly the application of the experimental designs methodology to a finite element models. For several years, he is interested in the development and application of multi-physics models of electrical machines (electromagnetic, mechanic and acoustic), in view of their optimum design. He is now working in L2EP ‘Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique de Puissance’ in Lille as associate professor and researcher.. Michel.Hecquet@ec-lille.fr. Pascal Brochet, after a Ph.D. in Applied Mathematics in 1983 at USTL (Université des Sciences et Technologies de Lille), he had been working during seven years in VALEO, an automotive equipment company, as research engineer in the field of computer aided design of electrical machines. He joined Ecole Centrale de Lille in 1990 where he is now full professor and head of a research team on the design of electrical machines. His main interests are on modeling, numerical simulation, design and optimization of electrical machines. pascal.brochet@ec-lille.fr Site de l‟équipe : http://l2ep.univ-lille1.fr/index.php?page=equipe&equipe=optimisation tel-00734814, version 1 - Remerciements 4 Avant-propos Ce document a été rédigé en vue de l‟obtention d‟une Habilitation à Diriger des Recherches. Il est décomposé en deux parties. La première partie, concerne mes activités professionnelles, d‟enseignant et de recherche. Un bilan des publications et des encadrements est présenté à la date de rédaction du mémoire. La deuxième partie, concerne le mémoire scientifique. C‟est un travail de synthèse qui fait suite à 10 années de recherche menées avec passion et en étroite collaboration avec les membres de l‟équipe Optimisation du L2ep. Il expose ma façon de voir la conception optimale pour le génie électrique. Il n‟est pas exhaustif. L‟accent a été mis sur la méthode, les applications sont ici traitées comme des exemples. La rédaction d‟un tel mémoire a été un travail plaisant, mais difficile, car il a été réalisé en parallèle avec les activités quotidiennes d‟enseignement et de recherche. J‟espère qu‟il sera utile au lecteur et lui permettra d‟avoir une vision sur les possibilités de la conception optimale à ce jour ou lui permettra grâce aux références, explications et exemples, de mieux comprendre un élément scientifique. Remerciements Je tiens à exprimer mes plus vifs remerciements aux rapporteurs de ce mémoire : Claude MARCHAND professeur à l‟Université Paris Sud 11, Jean-Louis COULOMB professeur à l'Institut National Polytechnique de Grenoble et à Bertrand NOGAREDE professeur à l‟INP - Enseeiht de Toulouse qui ont accordé une attention toute particulière à mes travaux de recherche. J‟adresse également mes remerciements aux examinateurs : Jean François BRUDNY professeur au Lsee – Univ. d‟Artois, Guy FRIEDRICH professeur au Lec à Université de Technologie de Compiègne, Laurent KRÄHENBÜHL Directeur de recherche CNRS au laboratoire Ampère et à Francis PIRIOU professeur à l‟USTL et Directeur du L2ep. Je les remercie pour les questions, remarques et rapports réalisés. Ils m‟ont conforté dans ma thématique. Je tiens tout particulièrement à remercier Pascal BROCHET professeur à l‟Ecole Centrale de Lille avec qui j‟ai travaillé toutes ces années, pour son dynamisme, son soutien, ses encouragements, mais surtout son humanisme. Ses encouragements ont été pour moi très importants et m‟ont permis de progresser. Je tiens également à remercier chaleureusement mes collègues de l‟équipe Optimisation Stéphane BRISSET et Michel HECQUET. Une amitié, un esprit de camaraderie existent entre nous. Soutien, encouragement, aide, sont des éléments du quotidien. Ceci induit un véritable plaisir pour notre travail et nous permet d‟affronter les difficultés avec enthousiasme. Nos échanges scientifiques, la réalisation de projets de recherche en commun, sont autant d‟éléments qui nous font évoluer ensemble. J‟adresse également mes remerciements aux doctorants que j‟ai encadrés. Par ordre chronologique : Lilia EL AMRAOUI et Kamel BEN SAAD, maintenant Maîtres de conférences en Tunisie, Victor MESTER salarié de Emerson à Cluj Napoca en Roumanie, Sangkla KREUAWAN , salarié chez un équipementier automobile dans la région parisienne. Victor et Sangkla ont permis de faire émerger l‟optimisation systémique, le chemin n‟était pas tout tracé. Je tiens aussi à remercier Stéphane VIVIER, maintenant maître de conférences au Lec avec qui j‟ai eu des échanges scientifiques passionnants sur la méthode des plans d‟expériences. Il a apporté une pierre importante à l‟équipe Optimisation. Je remercie l‟ensemble des membres du département génie électrique de l‟Ecole Centrale de Lille, enseignants- chercheurs, ingénieur, techniciens et secrétaire. La bonne ambiance de travail qui y règne est un élément essentiel. Finalement je dédis ce mémoire à mes enfants Myrtille et Antoine, ainsi qu‟a mon épouse Anne pour leur soutien, leur patience, et leur aide. Le métier d‟enseignant chercheur est passionnant, mais comme toute passion, très dévorante de temps et d‟esprit. tel-00734814, version 1 - Activités Professionnelles - Plan 5 Partie 1 - Activités Professionnelles PLAN A. Curriculum Vitae ................................................................................................................................. 6 A.1. Etat civil ..................................................................................................................................................... 6 A.2. Diplômes .................................................................................................................................................... 6 B. Activités d’enseignement ...................................................................................................................... 6 B.1. Les enseignements classiques ..................................................................................................................... 6 B.2. Les enseignements sous forme de projets ................................................................................................... 7 C. Activités de recherche .......................................................................................................................... 8 C.1. Thématiques ............................................................................................................................................... 8 C.2. Collaborations industrielles et Contrats de recherche ................................................................................. 9 C.3. Diffusion des connaissances et réseaux de compétences ............................................................................ 9 C.3.1. Conférences ......................................................................................................................................... 10 C.3.2. Relecture ............................................................................................................................................. 10 D. Collaborations Nationales & Internationales .................................................................................... 10 D.1. Gdr et Seeds .............................................................................................................................................. 10 D.2. Collaborations internationales .................................................................................................................. 10 D.2.1. ENIT Ecole nationale d’ingénieurs de Tunis ....................................................................................... 10 D.2.2. UT de Cluj-Napoca ............................................................................................................................. 10 E. Participation à des jurys de thèse [FGPTH] ..................................................................................... 11 F. Encadrements Scientifiques ............................................................................................................... 11 F.1. Thèses passées et en cours [FGTH] .......................................................................................................... 11 F.2. Master ....................................................................................................................................................... 13 F.3. CDD [FGCdd] .......................................................................................................................................... 14 F.4. Stages........................................................................................................................................................ 14 G. Publications ....................................................................................................................................... 15 G.1. Articles dans des Revues avec comité de lecture [FGR] ........................................................................... 15 G.2. Articles dans des Revues Pédagogiques avec comité de lecture ............................................................... 17 G.3. Communications avec actes [FGC] .......................................................................................................... 17 G.4. Brevets ...................................................................................................................................................... 21 H. Statistiques ......................................................................................................................................... 21 H.1. Tableaux et graphes de synthèse ............................................................................................................... 21 H.1.1. Avec qui .............................................................................................................................................. 21 H.1.2. Quand .................................................................................................................................................. 22 H.1.3. Quoi ..................................................................................................................................................... 23 H.2. Les facteurs ............................................................................................................................................... 23 tel-00734814, version 1 - Activités Professionnelles 6 Partie 1 - Activités Professionnelles A. Curriculum Vitae A.1. Etat civil Nom : GILLON Prénom : Frédéric Date et lieu de naissance : 25 Août 1967 à Lille Nationalité : Française Situation familiale : Marié 2 enfants (Myrtille 23 ans et Antoine 15 ans) Fonctions actuelles : Maître de conférences depuis 1999 Etablissement : Ecole Centrale de Lille, Cité scientifique Bp48, 59651 Villeneuve d‟Ascq Membre de l‟équipe de Recherche : Optimisation (et conception des systèmes électriques) du L2ep Téléphone : 03 20 33 53 86 Fax : 03 20 33 54 54 Email : frederic.gillon@ec-lille.fr A.2. Diplômes 1997 Doctorat en Génie Electrique de l‟université des sciences et techniques de Lille (USTL) Thèse CIFRE n°94/411 avec la société ETRI fabriquant de petits ventilateurs Modélisation et Optimisation par plans d’expériences d’un moteur à commutations électroniques [FGTH.0] Rapporteur B. NOGAREDE Rapporteur J.M. BIEDINGER Examinateur G. SEGUIER Examinateur C. BROCHE Examinatrice N. HANOUNE Examinateur P. LESUEUR (responsable industriel) Examinateur P. BROCHET (directeur de thèse) [http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006014/fr/] 1992 Diplôme d’Etudes Approfondies en Génie Electrique uploads/Science et Technologie/hdr2009-rapport-frederic-gillon.pdf