Modélisation des actionneurs électromagnétiques par réseaux de réluctances : création d'un outil métier dédié au prédimensionnement par optimisation

par Bertrand Du Peloux de Saint Romain

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Laurent Gerbaud.

Soutenue en 2006

à Grenoble 1 , en partenariat avec Laboratoire d'électrotechnique (Grenoble) (laboratoire) .

mots clés

• Modèles macroscopiques
• Électromagnétisme
• Simulation, Méthodes de

Résumé

Au cours de la phase de conception des actionneurs électromagnétiques, le concepteur a besoin d'outils de calcul rapides qui lui permettent de mieux comprendre et analyser les dispositifs sur lesquels il travaille. De la même manière, il doit pouvoir disposer d'outils de dimensionnement lui permettant de résoudre des problèmes inverses par des algorithmes d'optimisation, notamment ceux utilisant les gradients. Dans le domaine de l'électromagnétisme, les réseaux de réluctances sont parfaitement adaptés à ces problématiques de prédimensionnement. Leur mise en équations est cependant une tâche fastidieuse et souvent source d'erreurs, et le concepteur souffre d'un manque d'outil adapté pour créer de tels modèles. Nous nous proposons donc ici de formuler cette méthode dans le cas général, puis de l'implémenter dans un outil dédié afin d'automatiser le processus de création du modèle à partir des informations métier connues du concepteur. Afin d'enrichir les modèles, le calcul des énergies et de la force sont également proposés. Enfin une dérivation automatique du modèle permet sa compatibilité avec des algorithmes d'optimisation utilisant les gradients. La problématique de simulation des régimes transitoires est également abordée à travers une méthodologie permettant de mettre en place des modèles dynamiques faisant intervenir les couplages avec les parties électrique et mécanique. Une attention particulière est portée sur leur formulation en vue de l'intégration des équations différentielles par des méthodes numériques

Titre traduit

Modeling of the electromagnetic actuators by reluctance networks : creation of a dedicated software tool for pre-sizing by optimization

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Résumé

In the field of electromagnetism, the reluctance networks are perfectly adapted to pre- sizing issues. However, their setting in equations is a tiresome task and often leads to errors, and suffers from a lack of dedicated. This work proposes to formulate this method in a general case, and then to implement it in a dedicated tool in order to automate the creation process of the model, starting from the designer's know-how. In order to improve the models, energies and force calculation are also proposed. Finally an automatic derivation of the model allows its compatibility with optimization algorithms that use the gradients. The simulation of the transient states is also approached through a methodology allowing to couple electric and mechanical parts, thus a complete dynamic model can be obtained. A close attention is paid to their formulation because of the integration of the differential equations by numerical methods.