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Posté par Redbran le Vendredi 24/03/2017 à 00:00
Un nouveau concept de moteur pour véhicule électrique

Illustration: Techno-Science.net
De nouveaux moteurs pour la prochaine génération de véhicules électriques.

Pour réduire les émissions européennes de CO2, le projet SYNERMO, a développé de nouveaux moteurs électriques qui pourraient bientôt équiper vos voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises,...).

Dans le cadre du Protocole de Kyoto, l'UE s'est engagée à réduire de 20 % ses émissions de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) à effets de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites...) d'ici 2020 par rapport aux niveaux de 1990, et de 80 à 90 % d'ici 2050. À cet effet, le secteur du transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de...) vise à réduire de 60 % ses émissions d'ici 2050. L'essentiel de cette réduction proviendra vraisemblablement du transport routier, qui est aujourd'hui responsable du rejet de 7 milliards de tonnes de CO2 par an, soit un cinquième du total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total...) des émissions des gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans le cas général),...) dans l'UE.

L'utilisation de véhicules électriques semble le meilleur moyen de réduire les émissions générées par le transport routier. En fait, sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de leur cycle de vie (La vie est le nom donné :), il est estimé que leur bilan en termes d'émissions représente environ la moitié de celui des véhicules à essence et diesel.

Malheureusement, malgré les importants progrès réalisés par l'industrie automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est un...) en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux....) de véhicules électriques et hybrides, le public ne considère toujours pas cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) comme une alternative viable. "Même s'il y a déjà des véhicules électriques sur le marché, leur adoption n'en est qu'à ses balbutiements", déclare Michele De Gennaro, coordinateur du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) SYRNEMO. "Pour que ces véhicules électriques remplacent ceux qui fonctionnent avec des carburants fossiles, ils doivent assurer une meilleure autonomie et une meilleure efficacité énergétique (En physique et ingénierie mécanique, l'efficacité énergétique (ou efficacité thermodynamique) est un nombre sans dimension, qui est le rapport entre ce qui peut être récupéré utilement de la...), être plus légers et meilleur marché."

Des obstacles aux améliorations

Les moteurs des véhicules électriques actuels dépendent de terres rares (Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium 21Sc, l'yttrium 39Y et les quinze lanthanides.) pour la fabrication des aimants permanents. Bien qu'essentiels à ces moteurs, ces métaux représentent également le principal obstacle à une plus large adoption des véhicules électriques.

Pour l'essentiel, ces métaux sont importés de Chine, ce qui non seulement augmente le coût des véhicules électriques, mais fait courir un important risque de dépendance à l'industrie automobile. "Le risque, c'est que la géopolitique (La géopolitique désigne tout ce qui concerne les rivalités de pouvoirs ou d’influence sur des territoires et les populations qui y vivent, c'est-à-dire l'étude des rapports de forces entre...) affecte l'approvisionnement des fabricants automobiles européens en aimants permanents provenant de Chine", explique M. De Gennaro. "Une pénurie pourrait paralyser la fabrication et la fourniture de véhicules électriques en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...)."

Malheureusement, si on retire ces aimants du moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]), celui-ci perd les trois-quarts de sa puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :). "Notre plus grand défi consiste donc à trouver d'autres moyens pour compenser cette perte importante, et c'est exactement l'objectif de SYRNEMO", déclare-t-il.

La solution de SYRNEMO

Le projet SYRNEMO a surmonté ce défi grâce à la conception, le prototypage et l'essai d'un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une...) à réluctance synchrone utilisant un aimant (Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci-dessous). Cela lui donne des propriétés particulières comme d'exercer une force d'attraction...) sans terres rares (PMaSYRM). "Ce moteur est spécialement conçu pour éviter l'utilisation de terres rares dans les aimants, grâce à l'utilisation de ferrites", déclare M. De Gennaro. "Pour cela, nous avons poussé le développement d'autres composants du moteur, comme une nouvelle bobine en épingle à cheveux pour le stator et un concept innovant de rotor léger et modulaire."

En plus du moteur, le projet a également conçu un entraînement complet intégrant une électronique de puissance (L'électronique de puissance est l'une des branches de l'électrotechnique, elle concerne les dispositifs (convertisseurs) permettant de changer la forme de l'énergie...) et un boîtier refroidi à l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire...). Selon les résultats des tests, l'entraînement final fournit une performance de couple maximale de 133 Nm à 3 600 tours par minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte...) et une puissance maximale de 52,0 kW à 4 300 tours par minute.

Le concept SYRNEMO, qui en est au niveau 5 de maturité technologique (c'est-à-dire une technologie validée dans l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une...) pertinent), est adapté à la fabrication de quelques dizaines de milliers d'unités par an, et est complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique...) évolutif pour différents segments de véhicules. Le concept de SYRNEMO est évalué en fonction de sa constante machine de puissance mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres...) et des valeurs de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour les...) de couple, deux valeurs de références pour les moteurs électriques, et pour lesquelles il apporte une amélioration de +45 % et +25 % par rapport au banc d'essai de 2016. "Cela fait de SYRNEMO le meilleur moteur synchrone sans terres rares de sa catégorie, selon les deux critères", ajoute M. De Gennaro.

Pour plus d'information voir: SYRNEMO (Synchronous Reluctance Next (NeXT Computer, Inc (devenue NeXT Software, Inc) était une entreprise d’informatique fondée par Steve Jobs en 1985 après son départ d’Apple.) Generation Efficient Motors for Electric Vehicles)

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Source: CORDIS-Europa