Conception par optimisation des actionneurs électromécaniques - Applications et exemples industriels

Dans la première partie de notre article, nous avons présenté les aspects méthodologiques et théoriques de notre démarche de conception d’actionneurs électromécaniques. En posant ces problèmes de conception comme des problèmes inverses et en les reformulant en problèmes d’optimisation continus ou mixtes avec contraintes, nous avons montré comment l’utilisation de codes d’optimisation pouvait potentiellement permettre d’obtenir des designs optimisés. Nous avons terminé cette première partie de notre article, en donnant notre expertise pour associer au mieux des méthodes de résolution du problème direct permettant de calculer des fonctions de coût ou de contraintes avec des méthodes performantes d’optimisation.

Pour illustrer nos propos, nous allons maintenant, dans cette seconde partie de notre article, appliquer cette méthodologie sur des exemples concrets de design d’actionneurs électromécaniques. Dans un premier temps, nous avons choisi un exemple représentatif de conception qui n’est pas trop complexe afin d’être le plus didactique possible. Il s’agit d’un problème de design d’un accouplement magnétique. Cet exemple illustratif sera traité de la manière la plus approfondie possible afin de dégager les forces et les faiblesses des différentes techniques envisageables pour résoudre les problèmes d’optimisation associés. Ainsi, différents types de modèles seront proposés :

• modèles analytiques ;

• modèles numériques 2D reposant sur une résolution par éléments finis ;

• modèles numériques 3D utilisant également la méthode des éléments finis.

Plusieurs simplifications de ces modèles seront aussi discutées et divers codes d’optimisation seront testés et comparés.

Avant de conclure, nous présenterons dans une dernière section trois problèmes industriels de conception que nous avons traités dans des cadres contractuels. Nos activités de chercheurs en design d’actionneurs électromécaniques, nous ont permis d’acquérir une certaine expertise pour, a priori, associer les meilleurs modèles possibles aux meilleures méthodes d’optimisation et ce, afin de résoudre ces cas industriels. Pour ces 3 exemples industriels, nous donnerons les grandes lignes des méthodes de résolution mises en place pour obtenir les designs optimisés de ces actionneurs. Ceci montre la grande efficacité des méthodologies de conception telles qu’elles sont abordées et présentées dans cet article.