La machine à courant continu à excitation série utilisée dans les démarreurs automobile de nouvelle génération "Stop-Start" est l'objet de cette thèse. Il s'agit d'améliorer ses performances sans oublier de diminuer le coût de fabrication dans un secteur très concurrentiel. Cette amélioration est possible en utilisant au mieux le fer et le cuivre dans un encombrement réduit. Une nouvelle structure tridimensionnelle à griffes, destinée à remplacer le stator à plots actuel, est proposée pour répondre à cet objectif. A travers différentes approches de modélisation, les travaux menés dans cette thèse cherchent à améliorer les performances de ces nouvelles structures de démarreurs. On retrouve l’utilisation de modèles magnétiques standards tels que les modèles éléments finis en trois dimensions, les modèles basés sur les réseaux de perméances mais aussi un modèle hybride original permettant de combiner les réseaux de réluctances à la résolution analytique de l’équation de Laplace par la méthode de séparation de variables en deux ou trois dimensions. Dans une première partie, un modèle classique de réluctances est présenté permettant de modéliser à la fois la machine à plots à courant continu classique ainsi que la nouvelle structure de machine à griffes proposée. Les règles de construction de ce modèle sont alors exposées de façon précise. Ce modèle est utilisé dans des processus d’optimisation mono-objectif et multi-objectif afin d’améliorer ses performances et de les comparer à celles de la machine à plots. Dans la suite, un deuxième modèle est proposé. Il s’agit d’un modèle hybride permettant de modéliser les parties ferromagnétiques par des réluctances et l’entrefer par des forces magnéto motrices équivalentes calculées à partir des expressions du potentiel scalaire ou du potentiel vecteur. Ce modèle qui est tout d’abord développé pour des géométries 2D est ensuite étendu aux géométries 3D. Une partie importante de la thèse est alors destinée à la validation et à la présentation de ces modèles notamment par des méthodes statistiques. Enfin, les travaux menés sur les modèles réluctants classiques ont permis de dimensionner et de réaliser un prototype de la nouvelle topologie de machine proposée. Cette topologie d’inducteur à griffes a permis de réduire le volume de cuivre de plus de 40% par rapport au volume de cuivre utilisé par la machine à plots. Les caractéristiques de la machine ont alors été évaluées afin de s’assurer de la faisabilité de la topologie. Ce prototype a permis de valider de façon expérimentale à la fois la modélisation et l’approche d’optimisation choisie lors des travaux réalisés.