Des enroulements en aluminium pour les machines électriques

L’Institut Fraunhofer pour les techniques de fabrication et la recherche appliquée en matériaux (IFAM) de Brême a développé un enroulement pour machines électriques en aluminium. Cette pièce a été réalisée en utilisant un dérivé de la très ancienne technique de la cire perdue, le procédé dit Lost Foam (ou moulage PMP, pour procédé de moulage par modèle perdu). L’enroulement serait ensuite utilisé dans les moteurs alimentant les trains.

Les chercheurs de l’IFAM ont défini plusieurs objectifs et contraintes quant à la fabrication des enroulements pour machines électriques. Un haut taux de remplissage doit être atteint ; ce taux représente la surface effective de matériaux conducteurs comparée à la surface théorique disponible dans le plan radial de l’enroulement. Le refroidissement doit être assuré pour évacuer la chaleur produite principalement par effet Joule et réduire les pertes supplémentaires dépendant des fréquences et tensions électriques. Enfin, le procédé de fabrication doit être flexible et peu cher.

 

Concernant la technique de fabrication, les chercheurs de l’IFAM ont décidé d’utiliser la technique de Lost Foam, qui, dans leur cas, a donné un taux de remplissage de près de 90% au lieu du taux de 50% atteint avec la technique classique de bobinage [1]. Ce nouveau procédé est permis par une architecture différente de l’enroulement, comme le montre l’image ci-dessus.

 

Le choix de l’aluminium au lieu du cuivre répond lui aussi à plusieurs objectifs. Premièrement la différence de prix est de l’ordre de 85%, différence due au cours des matières premières. L’inconvénient de l’aluminium réside dans sa moindre conductivité, mais l’augmentation du taux de remplissage compense ce défaut. De plus, la différence d’architecture améliore le refroidissement, ce qui peut mener à une baisse des pertes.

L’IFAM a travaillé sur ce projet avec un partenaire privé, Lloyd Dynamowerken, qui va désormais essayer d’appliquer ces techniques.

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[1] Ce taux peut être bien plus élevé, même avec la technique classique de bobinage, mais ceci dépend du profil des conducteurs (ronds ou carrés) ainsi que des dimensions.

 

 

Sources :

 « Gegossene Aluminiumspulen senken Rohstoffkosten und Gewicht in elektrischen Maschinen », communiqué de presse de l’IFAM – 28/10/2013 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/MoGyG

 

Rédacteurs :

Grégory Arzatian, gregory.arzatian@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr