Les moteurs électriques à flux axiaux : une solution pour les véhicules électriques ?

L’intérêt des pouvoirs publics pour les voitures électriques est croissant outre-Rhin [1]. Les objectifs du gouvernement fédéral sont très élevés, mais il y a encore beaucoup de freins à l’expansion de cette technologie. En première ligne, les coûts : un moteur électrique coûte plus cher qu’un moteur à explosion classique. Une des raisons de ce coût supplémentaire est la nécessité d’intégrer des systèmes de sécurité supplémentaires. Un moteur électrique fonctionne sous des tensions élevées (de l’ordre de 300 à 600 volts), ce qui demande des équipements spécifiques.

 

L’Université technique de Chemnitz (TU Chemnitz, Saxe) est impliquée dans le développement des moteurs électriques à flux axiaux, en particulier dans la fabrication en série de ces moteurs. En effet, cette technologie semble prometteuse, avec des réductions de coûts allant jusqu’à 60%. Michael Gehde, détenteur de la chaire « Matériaux plastiques » à la TU Chemnitz, explique : « Un moteur à flux axial permettrait de passer à des tensions de l’ordre de 60 volts, grâce à une architecture spécifique et un meilleur rendement. Ainsi, la part des équipements de sécurité peut être réduite. » Le chercheur est responsable de la mise en oeuvre de techniques de fabrications qui rendraient possible l’assemblage de tels moteurs en grande série. Ces recherches, intitulées GroAx (procédés de fabrication compatibles avec la grande série pour des moteurs à flux axiaux), ont pour cadre le projet « Technologies pour une production flexible et en série de matériel pour une propulsion électrique » du Ministère fédéral de l’enseignement et de la recherche (BMBF), doté pour une période de deux ans et demi de 2,3 millions d’euros.

 

Quelle est la différence entre un moteur électrique classique et un moteur à flux axial ? Comme son nom l’indique, le flux magnétique est dans la même direction que l’axe de rotation du moteur, et non pas dans une direction transversale. Ceci permet une construction plus simple des enroulements de cuivre. Michael Gehde témoigne : « La complexité et, ce faisant, les coûts sont réduits sensiblement. » Jusqu’à présent, seuls des prototypes montés à la main ont été testés. Les méthodes de production connues permettraient une production annuelle de 5.000 moteurs. Le département de « Matériaux plastiques » s’attelle donc à la mise en série de ces moteurs ainsi qu’à de nouvelles techniques de fabrication et d’assemblage des composants.

 

Michael Gehde explique : « Grâce à nos années d’expérience dans le moulage par injection de matières thermodurcissables, nous étudions l’injection, directement sur le stator, des enroulements, des refroidisseurs et des autres pièces fixées sur le stator ». Les matériaux thermodurcissables sont de plus en plus utilisés dans l’industrie automobile, notamment grâce à leur bonne résistance à la température. Le stator comporte les parties fixes du moteur. Actuellement, les éléments sont positionnés manuellement sur le stator ; puis, par un procédé de coulée, ils sont liés par le matériau thermodurcissable. L’objectif est d’utiliser le procédé de moulage par injection qui permettra l’assemblage automatique des composants et qui sera, d’après les chercheurs, un processus rapide, peu coûteux et reproductible. Michael Gehde souligne : « Cela promet aussi d’améliorer les propriétés techniques, entre autres une meilleure liaison thermique et un découplage acoustique entre le stator et les brides de fixation. » Le groupe de travail « Matériaux thermodurcissables » travaille sur un matériau approprié pour le processus de moulage par injection. Ce matériau devra d’une part résister à des contraintes thermiques et mécaniques élevées, et d’autre part être facilement transformable à basse température pour économiser de l’énergie.

 

L’objectif de la recherche est de développer une méthode permettant la production de 50.000 moteurs par an.

 

 

 

 

 

Pour en savoir plus, contacts :

– [1] Pour plus d’informations sur l’actualité de l’électromobilité en Allemagne, voir le bulletin électronique : « Conférence internationale sur l’électromobilité organisée par le Gouvernement fédéral à Berlin », BE Allemagne 616 – 06/06/2013 – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/73205.htm
– Sascha Englich, chercheur à la TU Chemnitz, département « Matériaux plastiques » – tél. : + 49 371 531 36773 – email : sascha.englich@mb.tu-chemnitz.de

 

Sources :

« Preiswerte Power in Serie für Elektrofahrzeuge », dépêche idw, communiqué de presse de la TU Chemnitz – 13/06/2013 – http://idw-online.de/pages/en/news538364

 

Rédacteurs :

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