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Switched/Synchronous Reluctance Magnet-free Motors for Electric Vehicles

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Des moteurs électriques efficaces ne nécessitant pas de terres rares

La généralisation des véhicules électriques dépend fortement d'aimants permanents à base de terres rares qui sont très coûteuses et dont l'approvisionnement est limité. Une initiative de l'UE a présenté des moteurs n'utilisant pas ce type d'aimants.

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L'approvisionnement mondial en terres rares est essentiellement assuré par la Chine et elles ne peuvent pas être fournies en quantités suffisantes à un prix compétitif. La disponibilité et le coût futurs de ces aimants en terres rares n'incitent pas à l'optimisme. De nombreux experts prévoient un déficit de l'offre de certains métaux rares, car la demande devrait dépasser la capacité de l'industrie à les produire. Le projet VENUS (Switched/synchronous reluctance magnet-free motors for electric vehicles), financé par l'UE, a mis au point un système de propulsion destiné aux véhicules électriques n'utilisant pas d'aimants à base de terres rares. Son efficacité et sa densité de puissance répondent aux exigences des véhicules électriques et il peut faire l'objet d'une production en série. Les travaux ont débuté par la conception d'un prototype de moteur doté d'une configuration électromagnétique originale. La conception mécanique diffère de celle des machines classiques à flux radial. Les partenaires du projet ont pour cela développé un concept électromagnétique et des outils de calcul spécifiques, ainsi que des modèles thermiques perfectionnés. Ils ont également développé l'électronique de puissance. Celle-ci comporte un nouvel onduleur constitué d'une carte de contrôle, d'une carte d'interface, d'une carte d'alimentation, d'un dispositif semi-conducteur, d'un système de refroidissement, d'un condensateur à liaison CC et d'un boîtier en aluminium. Pour le système de contrôle, les chercheurs ont mis au point un modèle de machine commutée à reluctance avec une transmission de flux non linéaire. L'équipe de VENUS a ensuite fabriqué les composants. L'ensemble moteur complet a ensuite été testé et intégré à une camionnette électrique. Dans des véhicules de faible puissance à deux, trois ou quatre roues, la densité de puissance obtenue par les chercheurs à partir de ce système sans aimants permanents dépasse de 10 % celle des moteurs de référence. Ils ont également calculé que l'onduleur permet de fournir la plus grande puissance par litre du marché: 19 KW/l (320 KW pour 16,8 l). Pour exploiter le moteur, le projet a réalisé une analyse complète d'industrialisation, comprenant l'évaluation du coût, les procédés de fabrication et les investissements nécessaires. VENUS a développé un moteur présentant des performances similaires aux autres moteurs, à un prix compétitif et avec une taille réduite. Comme il n'utilise pas d'aimants à base de terres rares, la production en série de ce moteur ne risque pas de subir des ruptures d'approvisionnement.

Mots‑clés

Matériaux à base de terres rares, véhicules électriques, aimants permanents, VENUS, moteurs sans aimants

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