Conception par optimisation des actionneurs électromécaniques - Aspects méthodologiques

Depuis toujours les concepteurs n’ont cessé d’améliorer les designs des actionneurs électromécaniques afin d’en augmenter leurs performances. Dans un contexte de plus en plus concurrentiel, l’utilisation d’outils numériques est devenue au fil des ans incontournable permettant ainsi de limiter, voire d’éviter les phases coûteuses (en temps et en argent) de fabrication et de test des prototypes.

Dans ce contexte, les concepteurs ont principalement développé deux approches. L’une est basée sur des modèles numériques assez généraux permettant, plus ou moins rapidement, d’évaluer grâce à un ordinateur, les performances des actionneurs sans avoir à réaliser de prototypes. Ainsi, ces outils de simulation numérique sont devenus essentiels dans tous les bureaux d’études des entreprises qui s’intéressent au design d’actionneurs électro-mécaniques. Cette remarque peut plus largement s’appliquer à tout domaine scientifique impliquant des phases de conception ; comme par exemple la mécanique, l’électronique, l’étude des fluides, la chimie… Ces outils de simulation numérique sont devenus les outils de base de l’ingénieur-concepteur l’aidant dans ses choix de design et allant jusqu’à l’obtention précise de la structure et de toutes les dimensions des côtes de l’actionneur. L’autre approche consiste en l’élaboration de modèles analytiques dédiés à certains types très précis d’actionneurs électromécaniques comme par exemple les machines électriques à aimants permanents.

Depuis maintenant quelques décennies, de nombreuses méthodes et algorithmes d’optimisation ont été développés. Les ordinateurs devenant de plus en plus performants au fil des ans, il est devenu incontournable de s’intéresser à l’utilisation de ces méthodes d’optimisation pour la conception d’actionneurs électromécaniques. En effet, comme nous le développerons au chapitre  1 , il est assez naturel de formuler les problèmes de conception définis par un cahier des charges comme un problème d’optimisation avec contraintes ; comme par exemple, pour minimiser le volume d’une machine électrique qui doit fournir un certain couple, avec des ondulations limitées, un rendement conséquent, et dont...