Des chercheurs allemands ont conçu un moteur électrique dont la carcasse en plastique et l’architecture permettent de réduire le poids et le coût mais aussi d’améliorer la densité de puissance et le rendement par rapports aux moteurs traditionnellement utilisés dans les véhicules électriques.
Si la batterie est un élément capital pour les performances des véhicules électriques, le moteur joue également un rôle important. Son poids (qui influence la consommation d’électricité) et son rendement déterminent en bonne partie le caractère écologique du véhicule.
Tandis que le rendement des moteurs thermiques est inférieur à 40 % – c’est-à-dire que plus de 60 % de l’énergie contenue dans le réservoir part « en fumée » et n’est donc pas utilisée pour mouvoir le véhicule – celui des moteurs électriques est supérieur à 90 %. En d’autres termes, plus de 90 % de l’électricité stockée dans la batterie sera transformée par le moteur en énergie mécanique transmise aux roues. Les 10 % de pertes sont dues au dégagement de chaleur provoqué par le passage du courant dans les fils du bobinage. C’est ce qu’on appelle l’effet Joule.
Pour rendre le véhicule électrique encore plus « vert », des chercheurs de l’Institut Fraunhofer et du Karlsruhe Institute of Technology, en Allemagne se sont donné comme objectif d’améliorer le rendement du moteur électrique et d’en réduire le poids ainsi que le prix.
« L’aspect novateur de notre concept se trouve dans le stator » nous confie Robert Maertens, chercheur au Fraunhofer Institute. Un moteur électrique est constitué d’un rotor mobile et d’un stator fixe. Le stator contient les bobinages de fils de cuivre au travers desquels passe le courant électrique et c’est à cet endroit que se réalisent la majorité des pertes de rendement. Pour éviter la surchauffe du moteur électrique d’un véhicule, le dégagement de chaleur dans le stator est conduit de manière classique par le corps métallique du moteur vers un carter double enveloppe dans lequel circule de l’eau. Cette conception permet de réduire le poids et les dimensions jusqu’à 25 % par rapport à un moteur refroidi par air.
L’équipe de chercheurs a remplacé les fils de cuivre ronds du stator par des fils à section rectangulaire, lesquels peuvent être bobinés de manière plus serrée. Cela économise de l’espace pour insérer dans le stator des tubes dans lesquels circule le fluide réfrigérant. « Cette conception élimine la nécessité de conduire la chaleur au travers d’une ossature métallique vers le carter extérieur. En fait il n’y a plus besoin de carter réfrigérant et il n’est plus nécessaire que le châssis soit métallique » explique Robert Maertens. En outre le nouveau design comprend une solution de refroidissement du rotor qui permet également aux pertes de chaleur de celui-ci d’être dissipées directement dans le moteur.
Un moteur en “plastique”
Les partenaires ont alors conçu un moteur dont le corps est constitué d’un polymère. Il s’agit d’un plastique thermodurcissable renforcé de fibres qui offre une haute résistance à la température et aux réfrigérants agressifs. Par rapport aux châssis traditionnels en aluminium, le poids est réduit et la fabrication est aussi simplifiée. Selon Maertens, « cette solution offre également d’autres avantages, notamment une inertie thermique plus faible et une densité de puissance du moteur plus élevée ».
Ces choix permettent de concevoir des géométries complexes pour la carcasse du moteur sans nécessiter d’usinages ultérieurs. Le châssis en polymère est fabriqué par un processus automatisé de moulage par injection d’un composé phénolique. Le cycle de production dure 4 minutes ce qui permet une fabrication de masse à coût réduit.
Développé parallèlement aux nouvelles technologies d’accumulateurs comme les batteries solides, ce moteur révolutionnaire, s’il tient ses promesses, permet d’entrevoir des véhicules électriques moins coûteux, plus performants et plus écologiques. Reste quand même la question du recyclage de ces châssis en polymère …
vu les impôts que l’ état nous prélèves,nous devons faire pression auprès de nos députes pour qu’ils votent une mise en place de bornes de charges sur le territoire est facilitent l’achat de véhicules électriques pour les budgets petits et moyens, qu’ils donnent l’exemple avec leurs grosses voitures (diesel) qui tournent des heures durant sur le parking de l’assemble nationale ????? afin que la clim soit bonne????? pourquoi ne construisent il pas des abris avec toi solaires pour la recharge de leurs voitures électriques
avant, au temps des chevaliers, on avait de la puissance cataclop, de la puissance qui broute…
ajourd’hui, les chevaux sont éduqués, ils ne broutent plus, les chevaux dyn(ent) ! :-)
C’est intéressant. Il faudrait tester un remplacement du bobinage cuivre par un bobinage polyacétylène pour faire un moteur totalement non métallique.
L’intérêt c’est que les polymères peuvent êtres fait à partir de n’importe quelle source carbonée renouvelable et sont donc indépendant des réserves de minerais de métaux.
Dans 100000 ans en l’an 102019, on pourrait toujours faire un moteur électrique à base d’éthanochimie renouvelable.
j’adore cette époque ! l’homme confronté à l’urgence climatique va devoir devenir ingénieux pour survivre. c’est généralement dans ce genre de situation que l’esprit humain donne le meilleur de ses capacités. Encore quelques degrés de plus et on va trouver des solutions. J’aimerai vivre assez longtemps pour voir la suite de l’histoire. Gagnerons nous ce combat ?
Absolument rien de révolutionnaire dans ce stator à conducteurs de section rectangulaire et creux pour permettre le passage de l’eau de refroidissement : c’est de cette façon dont son fabriqués depuis belle lurette les stators d’alternateurs de puissance, notamment chez Alstom.
Revolutionnaire……un carter en plastic et des fils carrés,c’est un comique notre Polytechnicien
Drôle de Troll, Michel ! Il me fait marrer ! Répondre à ma question : quelle energie utiliser ? ( je cite ) : Ne pas en consommer !!! Ah ah ah ! C’est sûr que le quidam ( comme moi ) qui doit faire 30 bornes en moyenne pour bosser, il va y aller à pied ou en vélo ! Enfin, Michel, tu te rends compte du ridicule de tes réponses ?
C’est quoi tous ces trolls en commentaire, on se croirait sur caradisiac…
Dans le centre où je viens de passer le CT de ma voiture……un contrôleur est venu, ” s’équiper” de protection ( casque, lunette, gant, tablier…..) Pour passer le CT d’une voiture, électrique……devant mon étonnement, il m’a dit que cet arnachement était obligatoire…..???? Si les batteries n’ont peu ou pas de risques d’explosion, il reste leprobkeme des ondes électromagnétiques….nous en avons pensé, que si un contrôleur doit se protéger, un conducteur doit être énormément exposé…..quand ont c les dégâts causées par les ondes électromagnétiques…..!!!!!! ( Reins, tumeurs au cerveau etc………) …..peut être un vrai débat devrait être mis en avant, pour réellement connaître le côté néfaste de la voiture électrique ……..
C’est pas mal, mais c’est encore marginal comme avancée. J’attend une généralisation du concept d’IWM : In-Wheel Motor. Avec ce design, la roue est le moteur. La partie centrale ne tourne pas, seul l’anneau de la bande de roulement tourne autour d’un tambour central. Ex : https://spectrum.ieee.org/transportation/advanced-cars/protean-electrics-inwheel-motors-could-make-evs-more-efficient
Avantages : plus de couple, moins de consommation, redondance des moteurs si panne, controle précis de la rotation de chaque roue indépendamment des autres pour une tenue de route inégalable, place libérée dans le véhicule pour les passagers, les équipements de protection…
Après je suis aussi bien d’accord avec d’autres commentateurs pour dire que là où l’innovation est la plus urgente c’est dans les batteries. On attend encore les applications du graphène, des méta matériaux, de la supra-conductivité en la matière ! Il faut se débarrasser le plus vite possible de cette dépendance au lithium et aux terres rares !
Assez d’accord avec quelques commentaires :
– Structure en plastique mais non recyclable (alors que le but de la voiture éléctrique est justement le respect de l’envoronement)
– Gain de poid minime vu que l’aluminium n’est pas si lourd
Bref la révolution passera par le graphène, les méthode d’extraction “verte” et peu polluante et des batteries plus éfficientes
Moi j’y vois encore un moyen de rendre les moteurs/mécaniques inaccessible pour le particulier qui veut bricoler dessus, on créé des moteurs de moins en moins accessibles exprès pour forcer à passer au garage à la moindre occasion, et on va faire comme les moteurs thermiques…au début ils étaient réputés increvables et c’était vrai puis de plus en plus on enlève les chaines et on met des courroies pour forcer à passer au garage, puis les moteurs sont devenus de moins en moins accessibles, le moteur soudé au chassis…la on nous pond ce fameux moteur plus léger en matériaux innovants…la blague, un moteur qui va durer 5 ans ou ils vont nous mettre des pièces de faible qualité qu’il faudra changer en passant à la concession pour remplir les caisse comme toujours.
La fameuse écologie des voitures électriques…entre les matériaux rares pour les batteries, la production d’électricité (alors que nos gouvernements veulent sortir du nucléaire) par les centrales charbon…vachement écolo.
Et surtout cher, la batterie ne nous appartient pas, elle est en location ou alors faut payer encore plus cher pour en être proprio.
Bref ce que j’appelle l’écologie-business.
Je remarque un trucage des votes sur le site, des qu’on met un pouce en l’air sur certains commentaires, automatiquement un pouce vers le bas s’ajoute….
À vomir ce genre de comportement, les pro voiture électrique et les lobbys… dès que ça va pas dans leur sens ça manipule ou censure.
Des fils de cuivre à section rectangulaire ?
Ça se fabrique comment, ces trucs-là ?
Nul, des matériaux avec de moins en moins de solidité, qualité….donc moins chers et bien sur le coût des voitures lui reste au même prix.
J’ajoute aussi l’impossibilité des passionnés de mécanique d’exercer leur activité avec ce genre de moteur, seul possibilité en cas de problème ? En racheter un autre…neuf…. donc cher.
Oui, enfin « révolutionnaire », … dans l’usage du plastique. Cela se fait déjà dans les petites puissances.
Mais maintenant pour refroidir le stator, il faut faire passer des tubes réfrigérants dans le cuivre. Ce n’est pas une mince affaire avec l’isolation du 400V se baladant tout-autour. Penser réduire le coût avec cette techno me semble déjà bien téméraire, et niveau difficulté, il vaut mieux garder l’aluminium et un process classique de bobinage déjà largement éprouvé dans l’industrie. Après le gain de poids peut éventuellement jouer en faveur de cette idée, mais ce n’est pas sur le moteur que des grands gains pourront se faire, mais plutôt sur la batterie, LE point faible du VE. Les moteurs électriques actuels (à aimants) sont déjà assez performants (rendement > 95-96% en pleine charge). Cependant, une autre façon, moins intrusive sur la techno du moteur, réside dans les performances des aimants. Plus les aimants seront puissants et moins de cuivre est nécessaire dans le stator, et donc, moins de poids, de perte joule et dimension.
Par-contre le coût en prendrait sûrement un coup 😊
Si des efforts sont à faire, il faut le mettre sur la chimie du lithium, bien plus porteuse !
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@tous: arrêtez de tenter de discuter avec ce Michel1974/Vérité/Christophe, vous perdez votre temps. Toute son argumentation est basée sur la manipulation et la mauvaise foi. Laissez-le débiter son bla-bla et ignorez-le.
Révolution : non / progrès : non / innovation : oui.
Moteur thermique-40% de rendement alors que l’electrique est a 90%?,de qui se moque t’on?. Carcasse plastique très bon pour changer fréquemment le moteur.
Il est clair que le terme “moteur révolutionnaire”, présent dans le titre comme à la fin de l’article, est exagéré.
C’est tout pour moi.
A très vite pour de nouvelles réactions de haut niveau.
Berti Tatouille
pourquoi recycler un moteur électrique est éternel non !? ;)
Très intéressant ! On voit que les allemands veulent y croire aux VE, en dépit des constructeurs réticents chez eux !
Mais qui pense à chercher à utiliser l’effet gyroscopique à cycloïdes différentes, d’inerties différentielles, là sans besoin de moteur ni de batterie ?
Ah vos… “Kryeon” ?
“Les partenaires ont alors conçu un moteur dont le corps est constitué d’un polymère. Il s’agit d’un plastique thermodurcissable renforcé de fibres qui offre une haute résistance à la température et aux réfrigérants agressifs.”
Ah bien mince, il va y avoir du fossile dans les VE en plus d’en avoir dans les anodes en graphite.
C’est ballot mais pour fabriquer ce plastique, il faudra du pétrole, qu’il faudra raffiner mais comme on utilisera plus d’essence et de gazole, l”énergie et les GES émis pour raffiner le pétrole seront bien attribués aux sous-produits dont :
– plastique,
– caoutchouc synthétique pour les pneus,
– noir de carbone pour les pneus,
– bitume pour les routes,
etc.
J’adore celle-là : https://forums.automobile-propre.com/topic/michel74-16793/
De gepeliste62 : ” dommage, je ne suis modérateur que sur le forum
de l’autre coté je ne suis qu’un membre comme les autres ”
En d’autres termes il faut comprendre que le modérateur fait taire ceux qui n’abondent pas dans son sens. Mais on l’avait bien compris.
merci pour l’info ;
super ce moteur mais c’est pour quand et quels constructeurs ?
Un moteur électrique qui a une carcasse en métal pèse plus lourd, mais c’est sous les 100kg. Il y a des moteurs de 75kW qui ne pèse que ~60kg.
Et en général un moteur électrique qui tombe en panne, c’est parce qu’il faut remplacer les roulements.
J’ai un client qui renvoie ses moteurs en révision tous les 25 ans, et ça ne coute que ~1.500€ par moteur. Alors que neuf le moteur coûte ~4.000€. L’atelier qui remet à neuf le moteur change les roulements et redépose une couche d’isolant. Et le moteur repart pour 25 ans de service.
Bonjour et merci pour cette info tres interessante comme toujours
Un commentaire destiné à l’auteur de la part d’un passionné qui travaille depuis 42 ans dans les moteurs electriques :
un moteur electrique n’a pas de CHASSIS, il a la plupart du temps une CARCASSE généralement en Alu pour la dissipation thermique aerienne
De plus la puissance est exprimée en KW depuis le systeme SI en 1960 SVP arretez de parler de chevaux on est plus au temps des chevaliers
L’urgence pour rendre le VE attrayant pour le plus grand nombre c’est pas de gagner quelques clopinettes sur le moteur, mais d’améliorer les batteries pour qu’elles permettent la même souplesse d’utilisation que les VT et de renforcer drastiquement le réseau de recharge.
Quand on aura résolu ça, on pourra aller faire du mal aux mouches sur le moteur
“Tandis que le rendement des moteurs thermiques est inférieur à 40 % – c’est-à-dire que plus de 60 % de l’énergie contenue dans le réservoir part « en fumée » et n’est donc pas utilisée pour mouvoir le véhicule – celui des moteurs électriques est supérieur à 90 %.”
Toujours la même façon biaisée de comparer les choses par notre très cher Bernard.
En France selon le mix énergétique actuel, le rendement de production de l’électricité est de 31 %.
Donc pour avoir un 1 kWh à la prise il faut 3,23 kWh en entrée de centrale. Avec les 10 % de pertes lors de la charge et les 10 % de perte dans le moteur. Pour avoir 1 kWh à la roue il faut 3,9 kWh en entrée de centrale donc un rendement global de 26 %. C’est dire si il y a une grande partie qui part “en fumée” dans la centrale elle-même.
Ce n’est finalement pas beaucoup mieux qu’un VT.
Je ne comprends pas qu’un polytechnicien en soit encore à refuser de faire le calcul en énergie primaire. Il devrait pourtant savoir que l’électricité n’existe pas à l’état naturel sur Terre.