Le moteur EV sans aimant aux terres rares de Mahle atteint un rendement de 96 %
De nouvelles améliorations augmentent l’efficacité des moteurs inductifs pour les rendre compétitifs par rapport aux moteurs à aimants permanents aux terres rares et éthiques.
Les moteurs électriques qui alimentent les véhicules électriques d’aujourd’hui reposent sur des aimants permanents fabriqués à partir de métaux des terres rares tels que le néodyme. Les terres rares sont les 15 éléments dont les numéros atomiques vont de 57 à 71, plus l’yttrium et le scandium. Ce sont des métaux lourds mous blancs argentés.
Le US Geological Survey explique dans un communiqué de presse :
« Les éléments de terres rares (REE) sont des composants nécessaires de plus de 200 produits dans un large éventail d’applications, en particulier les produits de consommation de haute technologie, tels que les téléphones portables, les disques durs d’ordinateurs, les véhicules électriques et hybrides et les écrans plats et téléviseurs. Les applications de défense importantes comprennent les affichages électroniques, les systèmes de guidage, les lasers et les systèmes radar et sonar. Bien que la quantité d’ETR utilisée dans un produit puisse ne pas représenter une partie significative de ce produit en termes de poids, de valeur ou de volume, l’ETR peut être nécessaire au fonctionnement de l’appareil. Par exemple, les aimants en REE ne représentent souvent qu’une petite fraction du poids total, mais sans eux, les moteurs de broche et les bobines acoustiques des ordinateurs de bureau et des ordinateurs portables ne seraient pas possibles.
Alors que certains appareils peuvent nécessiter ces éléments, dont l’extraction s’est avérée dommageable pour l’environnement et dont l’approvisionnement est contrôlé presque entièrement par la Chine, les moteurs électriques utilisés par les véhicules électriques disposent d’une rampe de sortie de l’autoroute des terres rares. Mahle propose une solution qui promet des avantages par rapport aux moteurs à aimants permanents actuels tout en éliminant les éléments de terres rares.
« Notre nouveau moteur de traction ne nécessite aucun aimant de terres rares, mais génère le champ magnétique nécessaire à son fonctionnement au moyen d’une bobine d’excitation située dans le rotor », a expliqué le Dr Martin Berger, vice-président de Mahle pour la recherche d’entreprise et l’ingénierie avancée. « En conséquence, la production de notre moteur de traction est indépendante des marchés des matières premières, réduit l’impact environnemental de l’extraction de matériaux de terres rares et rend le moteur moins cher dans l’ensemble. »
Le moteur Mahle utilise une transmission de puissance inductive sans fil à l’intérieur, car les pièces sont sans contact, elles ne s’usent pas par frottement. Cela a rendu les moteurs inductifs attrayants dans les applications où la durabilité était critique dans le passé. Mais les progrès récents des systèmes de contrôle numérique augmentent également l’efficacité de la technologie.
Le moteur électrique sans aimant de Mahle achemine l’énergie sans fil, comme illustré dans ce schéma.
« L’émetteur sans fil est l’élément clé de ce produit », a déclaré Berger. « Pour acheminer de l’énergie au rotor, il utilise un champ alternatif qui est ensuite converti en courant continu pour les bobines magnétiques. Ces bobines magnétiques remplacent les aimants permanents. Ils induisent un champ magnétique dans l’entrefer et provoquent la génération de couple par le moteur.
Mahle dit qu’il s’est appuyé sur un processus de simulation avancé pour tester diverses itérations de la conception du moteur sans aimant, en ajustant les paramètres clés pour trouver la solution idéale. La société attribue à la vitesse de cette modélisation par rapport aux processus traditionnels son succès dans la production de ce moteur EV. « Nous avons développé un moteur qui fonctionne avec des performances maximales dans presque tous les points, atteignant une efficacité de plus de 96 pour cent », a chanté Berger.
L’élimination des terres rares soulage non seulement les fabricants de véhicules électriques des préoccupations éthiques, mais présente également les avantages pratiques de ne pas avoir un approvisionnement dépendant de la Chine et d’éliminer l’exposition au coût variable de ces matériaux coûteux.
« Notre moteur sans aimant peut certainement être décrit comme une percée car il offre plusieurs avantages qui n’ont pas encore été combinés dans un produit de ce type », a-t-il déclaré. « En conséquence, nous pouvons offrir à nos clients un produit d’une efficacité exceptionnelle à un coût relativement bas. »
L’industrie automobile semble certaine de s’orienter vers des moteurs utilisant cette technologie, ce qui devrait profiter aux conducteurs comme aux constructeurs automobiles. « Notre produit marque une nouvelle génération de moteurs et une étape majeure vers la mobilité durable », a conclu Berger.
