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Développement de produits optimisé grâce à une simulation couplée de terrain et de système
L'optimisation des systèmes mécatroniques ne doit pas être réalisée de manière classique en considérant les différents composants de manière isolée ; il faut plutôt simuler le comportement du système.

Simulation multiphysique des systèmes mécatroniques

Branche : Ingénierie électrique/électroniqueDiscipline: Multiphysique, Simulation de systèmes

Dans un système composé de plusieurs éléments caractérisés par différents domaines physiques, les exigences de faible usure et de faible consommation d'énergie ne peuvent pas être traduites aisément en exigences de conception. La simulation apporte ici un soutien précieux.

Résumé

Tâche

Pour assurer la plus longue durée de vie possible, l'usure du système doit être maintenue à un faible niveau même après plusieurs millions de cycles d’opérations. En outre, il faut veiller à une faible consommation d'énergie et à une conceptionefficace.

Solution

Avec Ansys Simplorer, la co-simulation de différents domaines physiques est possible ainsi que le couplage avec des modèles de comportement à calcul rapide, qui sont obtenus à partir de simulations de terrain par réduction de l'ordre des modèles. En raison des temps de simulation courts, il est possible de calculer de nombreuses variantes de conception et d'effectuer une optimisation en utilisant Ansys optiSLang.

Avantages clients

En utilisant la simulation du système, une configuration a pu être trouvée pour le relais étudié qui garantit un fonctionnement sûr avec un rebondissement minimal, même sous l'influence des tolérances de fabrication. Grâce à la consommation d'énergie considérablement réduite, une durée de vie accrue a pu être obtenue.

Détails du projet

Tâche

Les relais électromagnétiques sont des systèmes mécatroniques composés d’éléments électromagnétiques et mécaniques. Ces éléments doivent répondre à diverses exigences. Pour assurer la plus longue durée de vie possible, l'usure du système doit être réduite au minimum, même avec plusieurs millions de cycles d’opérations. En outre, il faut veiller à ce que la consommation d'énergie soit faible. La puissance absorbée dans un relais peut être faible, mais cumulée sur le grand nombre de relais utilisés, la consommation d'énergie ne doit pas être sous-estimée. Un autre objectif est de maintenir les coûts de développement à un faible niveau, par exemple en réduisant le nombre de prototypes et d'études expérimentales. Cependant, dans un système composé de plusieurs éléments issus dedifférents domaines physiques, les exigences de faible usure et de faible consommation d'énergie ne peuvent pas être traduites aisément en exigences de conception.


Avantages clients

En utilisant la simulation du système, on a pu trouver une configuration pour le relais étudié qui assure un fonctionnement sûr avec un rebondissement minimal, même sous l'influence des tolérances de fabrication (Fig. 2). Par rapport à la configuration d'origine, la puissance convertie dans l'arc - qui est la principale cause d'usure des contacts électriques - est réduite de 60%, la puissance d'entraînement de 20%. Cela se traduit par une durée de vie accrue et une consommation d'énergie réduite. En outre, la recherche expérimentale d'une configuration optimale du système est complétée, voire remplacée, par des simulations ciblées.


Solution

L'optimisation de ces systèmes ne doit pas se faire de manière classique en considérant les composants individuels de manière isolée ; il faut plutôt simuler le comportement du système. Avec Ansys Simplorer, la co-simulation de différentesphysiques est possible ainsi que le couplage avec des modèles de comportement computationnel rapide, qui sont obtenus à partir de simulations de terrain par réduction de l'ordre des modèles. En outre, des structures de contrôle et des machines d'état peuvent être mises en œuvre, ainsi que des éléments numériques et des modèles de blocs pour les composants électriques, mécaniques, thermiques, acoustiques et hydrauliques. En raison des temps de simulation courts, il est possible de calculer de nombreuses variantes de conception et d'effectuer une optimisation en utilisant Ansys optiSLang. La garantie de la fonction en cas de tolérances de fabrication peut être examinée spécifiquement avec une étude de sensibilité (figure 1).


Product Area Manager

Produits du projet