4.6 Bilan comparatif en terme de densité d’énergie
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d’un actionneur relativement compact. L’effet peut être exploité selon diverses géométries, donnant lieu à des actionneurs linéaires ou rotatifs utilisés notamment en
robotique (préhenseur, robot d’inspection). Un champ d’application particulièrement
prometteur concerne également le contrôle actif de forme en aéronautique (réduction
de la traînée aérodynamique, aile « active »).
4.6 BILAN COMPARATIF EN TERME DE DENSITÉ D’ÉNERGIE
Comme nous avons pu le voir dans le présent chapitre, les procédés de conversion
électromécanique de l’énergie sont nombreux et variés. Cette diversité s’exprime tant
par la nature des phénomènes physiques mis en jeu que par les conditions pratiques de
leur mise en oeuvre. Aussi, la comparaison objective de leur performance intrinsèque
n’en est que plus délicate. Cette confrontation ne peut être raisonnablement menée
que lorsque les conditions d’exploitation visées sont parfaitement connues.
Néanmoins, si l’on en reste à un niveau relativement général, l’énergie ou la puissance spécifiques mises en jeu au cours du processus de conversion représentent sans
nul doute des critères importants à retenir. Ainsi, en vue de préciser les domaines
d’utilisation propres aux différents effets, on peut s’intéresser aux contraintes maximales développées et aux vitesses de déformation qui leur correspondent. Le produit
de ces deux grandeurs n’est autre que la puissance volumique théorique associée à
l’effet considéré.
La figure 4.15 rassemble les performances intrinsèques de différents types de
convertisseurs électromécaniques. Les données relatives à d’autres catégories d’effets (muscles biologiques, machine à vapeur, vérin hydraulique) sont également
indiquées à titre de comparaison.
Dans le cas des procédés de couplage électro-magnéto-élastique ou thermoélastique (matériaux électroactifs), les efforts spécifiques portés en ordonnée correspondent directement aux contraintes maximales produites au sein du matériau. Les
abscisses s’identifient aux vitesses de déformation maximales en régime harmonique
( ˙
S = jv S ).
Dans le cas des machines tournantes à couplages électrostatique ou magnétostatique, les contraintes indiquées correspondent aux efforts surfaciques tangentiels
moyens s’exerçant dans l’entrefer. Quant aux vitesses de déformation, elles rendent
compte de la vitesse angulaire de rotation du champ. Pour une machine à entrefer
cylindrique, le produit effort × vitesse spécifiques équivaut par conséquent à la demipuissance par unité de volume du rotor de la machine.
Il convient cependant de souligner que les données numériques résultant de cette
forme de présentation, s’agissant en particulier des puissances par unité de volume,
possèdent une signification essentiellement relative. Les effets sont caractérisés d’un
point de vue purement intrinsèque, indépendamment de « l’infrastructure » nécessaire
à leur mise en oeuvre. Aussi, ces limites théoriques ne doivent en aucun cas être
confondues avec les données caractéristiques des convertisseurs opérationnels.
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d’un actionneur relativement compact. L’effet peut être exploité selon diverses géométries, donnant lieu à des actionneurs linéaires ou rotatifs utilisés notamment en
robotique (préhenseur, robot d’inspection). Un champ d’application particulièrement
prometteur concerne également le contrôle actif de forme en aéronautique (réduction
de la traînée aérodynamique, aile « active »).
4.6 BILAN COMPARATIF EN TERME DE DENSITÉ D’ÉNERGIE
Comme nous avons pu le voir dans le présent chapitre, les procédés de conversion
électromécanique de l’énergie sont nombreux et variés. Cette diversité s’exprime tant
par la nature des phénomènes physiques mis en jeu que par les conditions pratiques de
leur mise en oeuvre. Aussi, la comparaison objective de leur performance intrinsèque
n’en est que plus délicate. Cette confrontation ne peut être raisonnablement menée
que lorsque les conditions d’exploitation visées sont parfaitement connues.
Néanmoins, si l’on en reste à un niveau relativement général, l’énergie ou la puissance spécifiques mises en jeu au cours du processus de conversion représentent sans
nul doute des critères importants à retenir. Ainsi, en vue de préciser les domaines
d’utilisation propres aux différents effets, on peut s’intéresser aux contraintes maximales développées et aux vitesses de déformation qui leur correspondent. Le produit
de ces deux grandeurs n’est autre que la puissance volumique théorique associée à
l’effet considéré.
La figure 4.15 rassemble les performances intrinsèques de différents types de
convertisseurs électromécaniques. Les données relatives à d’autres catégories d’effets (muscles biologiques, machine à vapeur, vérin hydraulique) sont également
indiquées à titre de comparaison.
Dans le cas des procédés de couplage électro-magnéto-élastique ou thermoélastique (matériaux électroactifs), les efforts spécifiques portés en ordonnée correspondent directement aux contraintes maximales produites au sein du matériau. Les
abscisses s’identifient aux vitesses de déformation maximales en régime harmonique
( ˙
S = jv S ).
Dans le cas des machines tournantes à couplages électrostatique ou magnétostatique, les contraintes indiquées correspondent aux efforts surfaciques tangentiels
moyens s’exerçant dans l’entrefer. Quant aux vitesses de déformation, elles rendent
compte de la vitesse angulaire de rotation du champ. Pour une machine à entrefer
cylindrique, le produit effort × vitesse spécifiques équivaut par conséquent à la demipuissance par unité de volume du rotor de la machine.
Il convient cependant de souligner que les données numériques résultant de cette
forme de présentation, s’agissant en particulier des puissances par unité de volume,
possèdent une signification essentiellement relative. Les effets sont caractérisés d’un
point de vue purement intrinsèque, indépendamment de « l’infrastructure » nécessaire
à leur mise en oeuvre. Aussi, ces limites théoriques ne doivent en aucun cas être
confondues avec les données caractéristiques des convertisseurs opérationnels.