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Nouvelle ère de moteurs électriques (à flux axial)

Design hyper compact à faible coût

Analyse de Marché

  • La croissance du marché de la voiture électrique dépasse les attentes et poursuit les tendances.
  • Les moteurs électriques et leurs instrumentations seront sujets à des exigences importantes dans les années à venir.

Tout le monde est à la recherche de nouvelles technologies pour fabriquer les moteurs électriques de demain:

PETITS, LÉGERS, ÉCONOMIQUES, SANS PERTES, OPTIMISÉS pour les systèmes collaboratifs, INDUSTRILISABLES et PERFORMANTS.

Le moteur à flux axial peut fournir plus de couple et de puissance massique en utilisant la même quantité d’énergie (courant)

C’est un fait scientifique

Mieux et Faisable

Le moteur à flux axial est mieux que le moteur à flux radial

Une approche mathématique globale

Considérons le cas général dans lequel une charge en mouvement dq est soumise à un champ magnétique (E, B)

‘E’/’0’

B-0

‘E’– ‘B/‘t’

‘B’‘0’ ‘0’ ‘E/‘t’

‘F’q (E-V-B)

‘Fe’S-J-B

Voici l’action de la force (E, B) sur une charge en mouvement par unité de volume.

Champ Electromagnétique (Vert) échanges d’air dans un modèle Radial  Champ Electromagnétique (Vert) échanges d’air dans un modèle Axial 

Dans tous les cas, pour un moteur de forme cylindrique (radial ou axial), la force dépend uniquement des interactions entre le stator et le rotor dans le champ magnétique.

L'influence de la géométrie

L’influence de la forme du rotor sur le couple

Modèle Radial 

Modèle Axial 

 

A quelles conditions geométriques les 2 modèles ci-dessus génèrent-ils le même couple Supposons que nous utilisons les mêmes matériaux (mêmes aimants, même métal…. ) afin d’obtenir la même pression magnétique dans la zone d’échange d’air sur une machine optimisée.

Conclusions

Les variations de forme géométrique génèrent un couple plus important avec une machine à flux axial qu’avec une machine à flux radial, en d’autres termes, pour fournir le même couple, nous utilisons moins d’aimants et moins de bobinage (moins de cuivre) avec une machine à flux axial, la pression magnétique est alors diminuée.

Etude de cas

Ce que cette formule nous indique :

Pour une valeur de couple définie, si nous adaptons légèrement le moteur à flux axial, le volume et la masse de la machine ainsi obtenue sera moindre par rapport à une machine à flux radial classique, même dans les cas où cette dernière est sensée mieux fonctionner!

Cas 1

Du modèle radial au modèle axial, d5′ est 10 fois plus grand que d5, mais on peut diviser L5 par 2et ainsi réduire le volume de 30%.

Cas 2

Du modèle radial au modèle axial, bien que d6′ est 50 fois plus grand que d6, on peut diviser L6 par 3 ou même 4 et ainsi toujours réduire le volume de 30%.

L’intérêt d’une machine à flux axial repose dans le fait qu’elle fournit du couple en utilisant un volume d’aimant moins important qu’une machine à flux radial équivalente. En conséquence, le poids total sera directement impacté et diminué ! L’autre paramètre notable à prendre en compte est l’effet centrifuge : nos essais et études expérimentales nous ont permis d’observer que la plage de vitesse de rotation d’une machine à flux axial se situe autour de 15,000 tours par minute pour un diamètre de 300mm.

Il est indispensable de faire une analyse globale d’un système afin d’y implémenter la machine à flux axial, mais cela en vaut la peine ! En effet, ce remplacement ne peut se faire sans réaliser quelques modifications mais les bénéfices sont significatifs : La masse globale, le poids globale ainsi que le coût global du système sont sensiblement réduits.

 

Voilà donc pourquoi la machine à flux axial peut être consédérée comme meilleur que la machine à flux radial dans la plupart des cas, scientifiquement parlant. 

Moteur à flux axial: Pourquoi si tard?

Malgré les avantages évidents du flux axial, le moteur à flux radial occupe actuellement 99% des parts du marché, voici pourquoi:

Très grande vitesse linéaire

La demande de résistance mécanique des aimants incorporés peut être élevée

s

Le rotor chauffe

Système de refroidissement complexe et coûteux, l’aimant peut être démagnétisé

Structure de stator non optimisée

  • Le stator est difficile à fabriquer à haute cadence sur la chaîne de production

  • Le processus d’assemblage devrait être facilement industrialisé en production.

Un Avenir d’Avance

NOUS AVONS DES SOLUTIONS

Rotor Amélioré

Le rotor à flux axial conventionnel fournit une vitesse linéaire élevée et s’échauffe rapidement, l’ensemble du système devient alors instable et perd en puissance. La nécessité d’une meilleure conception du rotor est évidente.

Matériau composite

  • Facile à fabriquer
  • Pas de chaleur excitée du champ magnétique
  • Fort et durable

Inspiré de la nature

  • Maintien des aimants par grille en nid d’abeille
  • Pas de chaleur, pas de perte
  • Vérifié et testé en prototype

Forme optimale

  • Les aimants s’intègrent parfaitement dans la grille
  • Pas de chaleur, pas de démagnétisation
  • Vérifié en simulation

Stator Amélioré

Le stator non optimisé est difficile à fabriquer à haute cadence sur la chaîne de production.

Structure modulaire

  • Facile à procéder à l’enroulement

  • Maintenir la performance mécanique

  • Convient pour la production de masse

Alignement guidé

  • Supprimer la différence de force magnétique
  • Aucune perte de puissance
  • Facilement mise en œuvre et fonctionnement

Deux stators un rotor

  • Double excitation sur le rotor
  • Moins d’aimants pour les mêmes performances !
  • Réduction des coûts

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