Selon le type de système conçu et l'environnement sous-jacent dans lequel il fonctionne, le poids du moteur peut être très important pour le coût global et la valeur opérationnelle du système.La réduction du poids du moteur peut être abordée dans plusieurs directions, notamment la conception universelle du moteur, la production efficace de composants et la sélection des matériaux.Pour y parvenir, il est nécessaire d’améliorer tous les aspects du développement des moteurs : 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.D'une manière générale, l'efficacité d'un moteur dépend du type, de la taille, de l'utilisation du moteur, ainsi que de la qualité et de la quantité des matériaux utilisés.Par conséquent, sous tous ces aspects, les moteurs électriques doivent être développés en 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 : taille inappropriée, faible rendement électrique du moteur utilisé, faible rendement mécanique de l'utilisateur final (pompes, ventilateurs, compresseurs, etc.). Absence de système de contrôle de vitesse mal maintenu, voire 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 une machine électrique, l’énergie électrique est convertie en énergie électromagnétique, puis de nouveau en mécanique.Les moteurs électriques améliorant l’efficacité diffèrent des moteurs électriques conventionnels car ils présentent des pertes minimes.En effet, dans les moteurs conventionnels, les pertes sont principalement causées par : les pertes par frottement et les pertes mécaniques dues aux pertes par vent (roulements, balais et ventilation) les pertes dans le fer à vide (proportionnelles au carré de la tension), liées aux changements de sens d'écoulement Les pertes dues à l'hystérésis de l'énergie dispersée du coeur, et aux pertes dues à l'effet Joule (proportionnel au carré du courant) dues aux courants de Foucault provoqués par les courants de circulation et les variations de débit dans le coeur.
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 trouver 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 est correct, il est nécessaire de connaître les spécifications du moteur afin de pouvoir maintenir le couple et la vitesse précis requis pour l'application.En plus d'ajuster les enroulements, les fabricants peuvent également modifier la conception magnétique du moteur en fonction des changements de perméabilité. Un placement correct des aimants de terres rares entre le rotor et le stator peut contribuer à augmenter le couple global du moteur.
nouveau procédé de fabrication
Les fabricants sont en mesure de mettre continuellement à niveau leurs équipements pour produire des composants de moteur à tolérance plus élevée, éliminant ainsi les parois épaisses et les zones denses autrefois utilisées comme marge de sécurité contre la casse.Étant donné que chaque composant est repensé et fabriqué à l'aide des dernières technologies, le poids peut être réduit à plusieurs endroits qui intègrent des composants magnétiques, notamment l'isolation et les revêtements, les cadres et les arbres de moteur.
sélection des matériaux
Le choix des matériaux a un impact global sur le fonctionnement, l'efficacité et le poids du moteur, ce qui constitue l'exemple le plus évident de la raison pour laquelle tant de fabricants utilisent des cadres en aluminium au lieu de l'acier inoxydable.Les fabricants ont continué à expérimenter des matériaux dotés de propriétés électromagnétiques et isolantes, et utilisent une variété de matériaux composites différents ainsi que des métaux plus légers qui offrent des alternatives légères aux composants en acier.À des fins d'installation, 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 de plus faible densité 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, ce qui peut avoir un impact sur le poids du moteur en éliminant complètement le cadre.
en conclusion
Technologies qui utilisent des matériaux légers, de nouveaux procédés 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 un nombre croissant de technologies d’avenir.Ainsi, même s’il reste encore un long chemin à parcourir, nous espérons que cette technologie deviendra de plus en plus consolidée, avec des moteurs électriques à efficacité améliorée répondant aux problèmes liés aux économies d’énergie.
Heure de publication : 28 juillet 2022