CAO en génie électrique - Méthodes et techniques

Concevoir un objet est généralement assimilé à sa création, ce qui sous-entend un cheminement qui va de l’imagination de l’objet jusqu’à sa réalisation. Dans le domaine technologique, la démarche de conception d’un produit industriel peut se définir comme l’ensemble des actions allant de l’expression du besoin jusqu’à la fourniture des données techniques permettant sa fabrication, voire sa réalisation concrète.

Déclinée aux spécificités du domaine électrique, cette définition générique s’applique bien évidemment à la démarche de conception d’un dispositif de conversion électrique. Elle peut s’expliciter de manière synthétique sous la forme suivante.

En réponse à un besoin, une première étape consiste à formaliser ce dernier sous la forme d’un cahier des charges technique qui englobe les objectifs visés et les contraintes globales de l’application. À partir de ce cahier des charges démarre alors la conception au sens commun du terme avec, pour première action, celle de la définition de la structure la plus adéquate pour répondre au besoin. Elle peut être issue de dispositifs similaires antérieurs ou représenter une topologie innovante. À ce jour, ce choix, qui constitue la partie ‘créative’ du processus, revient au concepteur sur la base de son expertise en termes de connaissances dans le domaine d’application du dispositif mais également dans des domaines connexes relatifs à son environnement d’utilisation. Il est à noter que ce choix n’est jamais totalement définitif et que la structure retenue peut être remise en cause si, à l’issue du travail de conception, les résultats du prototype final ne remplissent pas le cahier des charges.

Une fois la structure choisie, la seconde étape porte sur son dimensionnement au sens des grandeurs géométriques et des matériaux à utiliser. Cela passe généralement par l’utilisation de relations analytiques et/ou d’abaques reliant les grandeurs dimensionnantes aux performances visées ou encore en faisant appel à des dimensionnements antérieurs de structures similaires. Basée souvent sur des hypothèses simplificatrices, parfois relativement fortes, cette phase aboutit à un premier jet des dimensions du dispositif.

Ce premier prototype initie le processus itératif qui permettra d’aboutir aux dimensions géométriques et électriques du prototype final ainsi qu’aux matériaux qui le constituent. Il s’articule autour d’une boucle « Évaluation des performances – Modification des dimensions/matériaux » conjuguée le plus souvent à des procédures d’optimisation. Afin de converger vers ces dimensions, les évaluations sont idéalement menées avec le degré de précision le plus élevé tout en tenant compte de l’environnement de fonctionnement. Cela nécessite de mettre en œuvre des approches fines d’analyse...