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Pourquoi les moteurs à flux axial sont-ils à la tête de la nouvelle révolution des véhicules électriques ? Quels sont leurs secrets de conception ?
Dans la conception et le développement de véhicules électriques, les moteurs à flux axial (AFM) émergent rapidement comme une technologie révolutionnaire. La conception innovante de ce moteur lui confère des avantages significatifs par rapport aux moteurs à flux radial traditionnels en termes de résistance, d'efficacité et de performances globales. Cet article examine de plus près le rôle clé que joueront les moteurs à flux axial dans l’avenir des véhicules électriques et les secrets de conception qui les sous-tendent.
Caractéristiques de base du moteur à flux axial
Le moteur à flux axial est une conception de moteur spéciale. Par rapport au moteur à flux radial commun, son circuit magnétique est parallèle à l'axe de rotation. Cette structure géométrique permet au moteur axial de fournir une plus grande surface magnétique et de bonnes performances de dissipation thermique dans le même volume.
Par rapport aux moteurs à flux radial, le couple des moteurs à flux axial augmente avec le cube du diamètre du rotor, alors que ce dernier n'augmente qu'avec le carré du diamètre du rotor.
De plus, les moteurs axiaux sont de construction relativement flexibles et peuvent être facilement assemblés sur une structure planaire (telle qu'une carte de circuit imprimé). La conception à enroulement plan simplifie les enroulements à courant élevé.
Secrets de conception
En ce qui concerne la conception des moteurs à flux axial, une grande partie de l'innovation peut être attribuée à la planéité de leur construction. Par exemple, les moteurs sont disponibles dans des configurations à rotor simple ou double et à stator simple ou double. La conception à double stator/monorotor convient aux applications de forte puissance, mais nécessite des pertes de fer supplémentaires, tandis que la conception à stator unique/double rotor élimine le besoin d'un support lourd et améliore encore l'efficacité.
Dans les applications pratiques, certains moteurs à flux axial peuvent être facilement empilés pour fournir une puissance de sortie plus élevée de manière modulaire.
Par exemple, le moteur 750 R de YASA peut fournir une capacité de plus de 5 kw/kg avec une longueur d'arbre de 98 mm, démontrant son potentiel et ses avantages en termes de conception.
Amélioration du volume sonore et application
Bien que les moteurs à flux axial n'aient pas été largement utilisés dans le passé, avec la disponibilité généralisée d'aimants permanents puissants et le développement de la technologie des moteurs à courant continu sans balais, ce type de moteur a progressivement attiré l'attention de plus en plus de chercheurs et de constructeurs automobiles. . Il peut être appliqué à presque tous les principes de fonctionnement, y compris les moteurs à courant continu sans balais, à induction, pas à pas et à réluctance. De plus, la conception plus courte et plus large du moteur axial le rend plus adapté à une utilisation sur des sites compacts.
Innovation dans le domaine automobile
Les constructeurs automobiles autres que Tesla, comme YASA, une filiale de Mercedes-Benz, ont commencé à appliquer cette technologie aux véhicules électriques. Leurs moteurs ont été utilisés dans de nombreux concept-cars, prototypes et voitures de course. Il convient de noter que YASA prévoit d’installer les moteurs à l’intérieur des roues, car la faible masse des moteurs à flux axial n’aura pas trop d’impact sur la masse hors suspension du véhicule.
YASA vise à développer un moteur de 220 kW dans un emballage de 7 kg, contrairement au moteur actuel de Lucid Motors de 500 kW et 31,4 kg.
Cette évolution amène les gens à s'attendre à ce que les futurs véhicules électriques évoluent dans le sens d'être plus légers et plus efficaces.
Aviation et applications générales
En plus des applications automobiles, ce moteur présente également un grand potentiel dans le domaine de l'aviation. L'avion électrique ACCEL de Rolls-Royce a établi un record mondial de vitesse en utilisant avec succès trois moteurs à flux axial pour obtenir une efficacité de propulsion idéale.
De nombreuses entreprises telles qu'Emrax et Siemens ont également lancé une série de produits connexes dans ce domaine, présentant différents modèles de moteurs à flux axial, démontrant pleinement leur force en matière de haute densité et d'efficacité.
Conclusion
Grâce à leurs avantages de conception uniques, les moteurs à flux axial mèneront sûrement la révolution dans les véhicules électriques et d'autres applications. Il rend non seulement les véhicules électriques plus légers, mais présente également une excellente densité de puissance et une excellente efficacité. Dans le développement futur de la technologie et du design, comment cette technologie changera-t-elle davantage nos méthodes de voyage et nos vies ?
