Turntide partage 5 raisons de choisir les moteurs à flux axial

Lors du choix d'un moteur pour un véhicule ou un équipement électrique ou hybride, les ingénieurs doivent choisir un modèle qui fournit le couple et la puissance nécessaires, qui fonctionne bien dans le système et qui s'intègre parfaitement à l'espace disponible du véhicule ou de l'équipement. Pour les applications sensibles au poids, le moteur ne doit pas non plus être trop lourd.

Dans de nombreux cas, les ingénieurs et les concepteurs doivent choisir entre un moteur à flux radial et un moteur à flux axial. Voici cinq raisons pour lesquelles un moteur à flux axial peut être la solution idéale pour cette application.

Image 1. Moteur à flux radial (Source : Turntide)

1. Taille idéale pour les petites empreintes

Dans de nombreux systèmes électriques ou hybrides, notamment lors de la modernisation de moteurs à combustion interne traditionnels, l'espace est un facteur essentiel. Les moteurs à flux radial sont ceux qui viennent souvent à l'esprit.

Les moteurs à flux radial sont utilisés dans de nombreuses applications, notamment les véhicules électriques et hybrides (voir image 1). Leur corps est allongé et ils sont plus lourds que les moteurs à flux axial.

Les moteurs à flux axial (voir image 2) constituent un choix idéal, notamment parce qu'ils sont plus plats et plus légers que les moteurs radiaux. On les appelle souvent « moteurs pancake ». Ils offrent aux ingénieurs et aux concepteurs plus d'espace pour la batterie, l'onduleur ou le contrôleur, ainsi que les solutions thermiques, autant d'éléments indispensables à un système électrique ou hybride. Les moteurs à flux axial sont des moteurs électriques compacts et empilables, conçus pour une densité de puissance et de couple élevée.

Image 2. Un moteur à flux axial (Source : Turntide)

De plus, les enroulements d'un moteur à flux radial sont perpendiculaires aux aimants. Dans les moteurs à flux axial, les aimants sont disposés dans des plans parallèles aux enroulements. Cette différence entre les aimants et les bobines a un impact sur le couple, la puissance et le rendement des moteurs.

2. Puissance, couple et efficacité supérieurs

Bien que les moteurs à flux axial soient plus légers et plus compacts, leur couple, leur puissance et leur rendement sont supérieurs à ceux des moteurs à flux radial. Comment est-ce possible ?

L'intensité du champ magnétique est un facteur déterminant du couple et de la puissance délivrés, et donc du rendement. Plus le trajet du flux magnétique est court, plus l'intensité du champ magnétique est élevée.

Par conséquent, l'intensité du champ augmente avec le diamètre (D) du rotor contenant le matériau magnétique et diminue avec la longueur (L) du trajet du flux (voir image 3). Un rapport D/L plus élevé confère au moteur un rendement et une densité de couple supérieurs.

Les moteurs à flux axial présentent un rapport D/L plus élevé que les moteurs à flux radial, ce qui leur confère un couple et une puissance supérieurs.

Image 3. Flux magnétique du moteur (Source : Turntide)

Les moteurs à flux axial, selon leur taille, offrent une densité de couple deux à quatre fois supérieure à celle des moteurs à flux radial standard. Cette amélioration du couple se traduit par un gain de poids et de volume de 50 % pour le groupe motopropulseur.

De plus, pour un moteur à flux radial, le couple est proportionnel au carré du diamètre multiplié par la longueur (voir image 4). Pour un moteur à flux axial, le couple est proportionnel au cube du diamètre et n'a pas d'influence significative sur la longueur.

Ces facteurs expliquent pourquoi les moteurs à flux axial offrent un couple supérieur à celui des moteurs à flux radial. Ce couple, leur poids réduit et leur profil plus plat les rendent idéaux pour les configurations hybrides ou les systèmes entièrement électriques de tout véhicule ou équipement, notamment en cas d'espace restreint.

3. Flexibilité

Les moteurs à flux axial simplifient l'électrification, permettant une intégration et une évolutivité rapides. Spécialement conçus pour les fabricants d'équipement d'origine (OEM), ces moteurs accélèrent leur mise sur le marché tout en offrant qualité et durabilité.

Qu'il s'agisse de produire en grandes quantités ou de passer à l'échelle supérieure, leurs conceptions modulaires et empilables permettent une adaptation rapide des produits et un couplage avec des onduleurs et des contrôleurs de moteur.

4. Rentable

Un moteur à flux axial peut réduire le poids d'un système électrique de 50 %. De plus, une réduction de 10 % du poids du véhicule peut améliorer son autonomie de 13,7 %. Cela entraîne un cycle de réduction du poids du groupe motopropulseur et du véhicule, ainsi qu'une augmentation de l'autonomie, ce qui se traduit par une baisse du coût total de possession (TCO).

Image 4. Couple du moteur à flux axial (Source : Turntide)

De plus, la compatibilité d'un moteur à flux axial avec un couple élevé et un fonctionnement à faible vitesse élimine le rapport de démultiplication. Cela réduit encore le poids du véhicule et simplifie la complexité du groupe motopropulseur.

La production de ces moteurs à grande échelle sera un facteur déterminant de leur rentabilité, ce qui réduira leur prix d'achat initial. Certains moteurs à flux axial sont conçus pour une intégration transparente aux équipements industriels et leur prix est conçu pour optimiser la rentabilité.

5. Livraison rapide

Grâce à la production à grande échelle, certains moteurs à flux axial peuvent être livrés plus rapidement qu'auparavant. Avant les récentes améliorations des procédés, les moteurs à flux axial étaient généralement utilisés dans des applications de niche où le délai de livraison n'était pas un problème majeur. Avec les nouvelles capacités de production, l'attente pour la livraison de certains moteurs n'est plus la norme.

Alors, pourquoi les ingénieurs et les concepteurs de véhicules et d'équipements hybrides et électriques devraient-ils choisir un moteur à flux axial ? Pour garantir un système performant, économique et puissant, léger, avec un faible coût total de possession et un faible encombrement.

Matrishvan Raval est chef de produit chez Turntide Technologies.