Selon le type de système conçu et l'environnement sous-jacent dans lequel il fonctionnera, le poids du moteur peut être très important pour le coût global et la valeur opérationnelle du système. La réduction du poids des moteurs peut être abordée dans plusieurs directions, notamment la conception commune des moteurs, la production efficace des composants et la sélection des matériaux.

Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire d’améliorer tous les aspects du développement des moteurs électriques : de la conception à la production efficace de composants utilisant des matériaux optimisés, en passant par l’utilisation de matériaux légers et de nouveaux procédés de fabrication.

En général, l’efficacité d’un moteur dépend du type, de la taille et de l’utilisation du moteur, ainsi que de la qualité et de la quantité des matériaux utilisés. Par conséquent, sous tous ces aspects, il existe un besoin de développer des moteurs électriques utilisant des composants énergétiques et rentables.

Un moteur est un dispositif de conversion d'énergie électromécanique qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique sous forme de mouvement linéaire ou rotatif. Le principe de fonctionnement d'un moteur dépend principalement de l'interaction des champs magnétiques et électriques.

De nombreux paramètres peuvent être utilisés pour comparer les moteurs : couple, densité de puissance, construction, principe de fonctionnement de base, facteur de perte, réponse dynamique et rendement, ce dernier étant le plus important.

Les raisons du faible rendement du moteur peuvent être principalement attribuées aux facteurs suivants : mauvais dimensionnement, inefficacité électrique du moteur utilisé, inefficacité mécanique de l'utilisateur final (pompes, ventilateurs, compresseurs, etc.), absence de système de contrôle de vitesse et mauvaise ou entretien inexistant.

Afin de maximiser les performances énergétiques d'un moteur, les pertes dues aux diverses conversions d'énergie pendant le fonctionnement du moteur doivent être minimisées. En fait, dans un moteur électrique, l’énergie est transformée d’électrique en électromagnétique puis en mécanique.

Un moteur à rendement accru diffère d’un moteur conventionnel car les pertes sont minimisées. En effet, dans les moteurs conventionnels, les pertes sont principalement causées par : Les pertes mécaniques dues aux pertes par frottement et au vent (roulements, balais et ventilation), les pertes dans le fer à vide (proportionnelles au carré de la tension), les pertes dues à l'hystérésis d'énergie dispersée liée à les changements de direction d'écoulement, et du fait de la circulation à l'intérieur du noyau, les pertes dues aux courants de Foucault dues aux variations de courant et les pertes d'écoulement dues à l'effet Joule (proportionnelles au carré du courant).

1. Conception appropriée

Concevoir le moteur le plus efficace est un aspect clé de la réduction du poids, et comme la plupart des moteurs sont conçus pour une utilisation généralisée, le moteur adapté à une application spécifique est souvent plus gros que ce qui est réellement nécessaire.

Pour relever ce défi, il est important de rechercher des fabricants de moteurs prêts à apporter des modifications de manière semi-personnalisée, depuis les enroulements et les composants magnétiques du moteur jusqu'à la taille du châssis. Pour garantir que le bobinage correct est en place, le moteur doit être dimensionné de manière à pouvoir maintenir le couple et la vitesse précis requis par l'application.

En plus de régler les enroulements, les fabricants peuvent également modifier la conception magnétique du moteur en fonction des changements de perméabilité magnétique. Un placement correct des aimants de terres rares entre le rotor et le stator peut contribuer à augmenter le couple global du moteur.

2. Nouveau processus de fabrication

Les fabricants sont en mesure d'améliorer continuellement leurs équipements pour produire des composants de moteur avec des tolérances plus élevées, éliminant ainsi les parois épaisses et les zones denses qui étaient autrefois utilisées comme marges de sécurité contre la casse.

Comme chaque composant est repensé et fabriqué à l'aide des dernières technologies, des économies de poids peuvent être réalisées à plusieurs endroits où les composants magnétiques sont inclus, notamment l'isolation et le revêtement, le cadre et l'arbre du moteur.

3. Sélection des matériaux

Le choix des matériaux a un effet global sur le fonctionnement, l’efficacité et le poids du moteur, c’est pourquoi tant de fabricants utilisent des cadres en aluminium au lieu de l’acier inoxydable pour prendre l’exemple le plus évident.

Les fabricants ont continué à expérimenter des matériaux dotés de propriétés électromagnétiques et isolantes, et utilisent une variété de matériaux composites ainsi que des métaux plus légers qui offrent des alternatives légères aux composants en acier.

À des fins de montage, une variété de plastiques renforcés, de polymères et de résines sont disponibles, en fonction des exigences spécifiques de l'utilisateur pour le moteur final. Alors que les concepteurs de moteurs continuent d’expérimenter et de rechercher des composants alternatifs, notamment des revêtements et des résines moins denses à des fins d’étanchéité, ils insufflent une nouvelle vie au processus de production, ce qui affecte souvent le poids du moteur.

De plus, les fabricants proposent des moteurs sans cadre, qui éliminent entièrement l'impact du cadre sur le poids du moteur.

En conclusion

Technologies qui utilisent des matériaux légers, de nouveaux processus de fabrication et des matériaux magnétiques pour réduire le poids du moteur et améliorer son efficacité.

Les moteurs électriques, notamment dans les applications automobiles, représentent une technologie de plus en plus futuriste. Ainsi, même s’il reste encore un long chemin à parcourir, nous espérons que cela deviendra une technologie de plus en plus consolidée dans laquelle les moteurs électriques améliorant l’efficacité pourront résoudre les problèmes liés aux économies d’énergie.