Machines tournantes : conversion électromécanique de l'énergie

Si, depuis l’avènement des premiers dispositifs opérationnels de conversion électromécanique de l’énergie, le champ d’application des machines électriques n’a cessé de s’élargir, ce mouvement subit une véritable explosion durant le dernier quart du vingtième siècle. En effet, outre le développement des applications traditionnelles de l’électricité à base de moteurs ou de générateurs (traction ferroviaire, production d’énergie, laminage...), c’est plus généralement au sein des systèmes électriques modernes que actionneurs et capteurs électromécaniques trouvent désormais leurs débouchés les plus novateurs [équipements de l’automobile : par exemple, une Citroën DS 21 « Pallas » modèle 1968 comporte moins de 10 actionneurs électromécaniques (moteurs à collecteur pour la plupart), tandis qu’une XM V6 « Exclusive » des années 1990 en compte plus de 50 (relais non compris), dont 30 sont affectés aux fonctions de contrôle du moteur ; avionique ; bureautique ; domotique...]. Ainsi, alors que l’utilisation des possibilités offertes par l’électricité a longtemps consisté à « adapter » des solutions à vocation générique (le moteur « universel » illustre de manière particulièrement claire cette philosophie), la diversification des besoins de même que les performances requises, face aux défis technologiques du moment (aéronau-tique et espace, trains à grande vitesse, microchirurgie...), insufflent une dynamique nouvelle dans le domaine des machines et actionneurs électro-mécaniques : la fonction induit désormais spécifiquement l’organe. Ce schéma prend ainsi un sens particulièrement aigu à l’ère des « microsystèmes » dont le succès repose sur l’intégration, à une échelle submillimétrique, d’actionneurs et de capteurs réalisés et exploités de manière collective.

Le présent article propose un tour d’horizon des différentes solutions technologiques en présence. Si une présentation exhaustive des structures exploitées à ce jour reste relativement illusoire, l’exposé vise plutôt à dégager les concepts de base sur lesquels repose la conception des machines et actionneurs modernes. Dans ce premier fascicule, après avoir mis en place le formalisme énergétique général qui caractérise, d’un point de vue phénoménologique, la transformation électromécanique de l’énergie, les différents phénomènes phy-siques susceptibles de concourir à cette transformation sont logiquement introduits.

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