La technologie de moteur à flux axial haute performance développée par des chercheurs chinois a été dévoilée le 5 juin, comprenant un nouveau matériau à aimant permanent conçu pour les véhicules électriques, les robots humanoïdes et les avions à basse altitude, selon CCTV.
Le projet a été développé conjointement par Pangoo Power et l’Institut de technologie et d’ingénierie des matériaux de Ningbo, Académie chinoise des sciences. Les partenaires ont introduit un matériau à aimant permanent dédié, spécialement conçu pour les moteurs à flux axial, améliorant le produit énergétique magnétique, la stabilité à haute température et la résistance mécanique tout en maintenant la compatibilité avec la production de masse.
Pourquoi les moteurs à flux axial attirent l’attention
Les moteurs à flux axial diffèrent des moteurs à flux radial conventionnels en dirigeant le flux magnétique parallèlement à l’arbre du moteur plutôt que vers l’extérieur du centre. Cette architecture en forme de disque raccourcit la longueur axiale du moteur et permet une génération de couple plus proche du diamètre extérieur, augmentant ainsi le couple et la densité de puissance tout en réduisant le poids.
La conception remonte aux premiers moteurs électriques développés par le physicien Michael Faraday au 19ème siècle. Cependant, les limitations des matériaux magnétiques et des techniques de fabrication ont empêché une commercialisation généralisée. Les progrès dans les domaines des aimants permanents, de l’électronique de puissance et de la fabrication de précision ont renouvelé l’intérêt pour cette technologie.
Des chercheurs chinois ont déclaré que les moteurs à flux axial peuvent réduire le poids et la taille axiale d’environ 50 % par rapport aux moteurs traditionnels offrant des performances similaires. Ces caractéristiques sont particulièrement pertinentes pour les véhicules électriques, où les transmissions compactes peuvent libérer de l’espace dans le châssis et améliorer l’efficacité de l’emballage.
Un nouveau matériau magnétique cible les goulots d’étranglement industriels
L’atteinte de 25,73 kW/kg et 18 000 tr/min répond à l’un des défis de longue date des moteurs à flux axial. Historiquement, l’architecture en forme de disque a été plus difficile à stabiliser à des vitesses de rotation élevées en raison de la déformation structurelle et des déséquilibres des forces magnétiques. Les améliorations apportées aux matériaux magnétiques et à la stabilité thermique contribuent à réduire ces limitations, permettant ainsi un fonctionnement dans des conditions de charge élevée et soutenues requises par les transmissions EV modernes.
Le matériau magnétique nouvellement développé répond à plusieurs défis de longue date dans le déploiement de moteurs à flux axial. Les ingénieurs ont optimisé les formulations magnétiques, les microstructures raffinées et la résistance améliorée aux températures élevées pour réduire la démagnétisation dans des conditions de fonctionnement à grande vitesse et à charge élevée.
Le moteur résultant, prêt à la production, aurait atteint une densité de puissance effective de 25,73 kW/kg et dépasserait 18 000 tr/min. Les chercheurs ont déclaré que la combinaison d’une vitesse de rotation élevée et d’une densité de puissance élevée pourrait prendre en charge des conditions de fonctionnement exigeantes pour les véhicules électriques, notamment une conduite soutenue sur autoroute et des accélérations répétées.
Les chiffres de performance arrivent alors que les constructeurs automobiles chinois continuent de pousser la technologie des moteurs électriques dans différentes directions. Xiaomi Auto a récemment annoncé que le Xiaomi YU7 GT utilise le nouveau groupe motopropulseur HyperEngine V8S EVO, une mise à niveau majeure par rapport à l’unité V8S. Le moteur atteint une vitesse maximale de 28 000 tr/min et utilise un module de puissance en carbure de silicium (SiC) développé par nos soins qui améliore la sortie de 5,9 %. Xiaomi a déclaré que la conception adopte également des stratifications ultra-minces en acier au silicium de 0,15 mm et atteint une efficacité de 98,38 %.
Les constructeurs automobiles chinois ont récemment introduit des moteurs de traction à plus haut rendement, notamment le moteur électrique de 240 kW de BYD, qui s’est étendu aux segments des véhicules électriques moins chers.
Dongfeng a entre-temps commercialisé une approche différente avec l’eπ 007 Flash Edition, le premier véhicule électrique de tourisme produit en série en Chine, équipé de quatre moteurs de roue montés en usine et la seule berline de passagers à quatre moteurs à quatre moyeux de production de masse au monde.
Au-delà des véhicules de tourisme
Les développeurs ont également souligné les applications de la robotique humanoïde. Le système de moteur à flux axial atteint une densité de couple de 293 N·m/kg, ce qui, selon les chercheurs, est 22 % plus élevé que les produits de référence comparables. Une densité de couple plus élevée permet aux articulations du robot de fournir une plus grande force tout en conservant des dimensions compactes et un faible poids.
Les avions à basse altitude représentent un autre marché cible où chaque kilogramme économisé peut améliorer la capacité de charge utile et l’efficacité énergétique.
En mai, BYD s’est classé comme le plus grand fabricant mondial de véhicules électriques avec des ventes de 330 215 véhicules. Geely Galaxy, Leapmotor, Zeekr et Xpeng se classent également parmi les marques de véhicules électriques les plus vendues au monde en Chine.
