Une technologie révolutionnaire pour fabriquer les petits moteurs électriques les plus efficaces possible

Des moteurs électriques à hautes performances, miniatures et rotatifs, connus sous le nom de micromoteurs, sont utilisés dans des applications telles que les prothèses de bras, les robots chirurgicaux et les accessoires électriques médicaux. Les bobines jouent un rôle majeur dans les performances d'un micromoteur, mais elles s'avèrent difficiles et coûteuses à produire.


Parmi tous les types de moteurs existants, le moteur à courant continu sans balais et sans rainure (SBLDC) offre les meilleures performances pour de telles applications. Les moteurs SBLDC possèdent une structure simple. Le rotor est un arbre monté avec un cylindre muni d'aimants permanents et son mouvement est provoqué par un champ magnétique tournant généré par une bobine cylindrique constituée de fils de cuivre tressés. Une culasse en fer confine le champ magnétique à l'intérieur du moteur et renforce l'interaction magnétique entre les aimants et la bobine de fil.

Le composant le plus critique de ces moteurs est la bobine de fil qui est actuellement composée de fils de cuivre entrelacés. C'est la source de l'interaction avec les aimants, et elle définit la puissance que le moteur est capable de générer pour un courant donné.

Le projet FlexCoil (connu désormais sous le nom de MirmexCoil) financé par l'UE avait pour objectif de "commercialiser une nouvelle génération de bobines de moteurs et de micromoteurs plus faciles à fabriquer plus efficaces et offrant des performances supérieures par rapport à l'état actuel de la technique qu'il soit possible de construire en Europe" explique le Dr François Baudart coordinateur du projet. "Nous sommes en train de transformer la manière dont les bobines de micromoteurs sont produites."

Remplacer les fils de cuivre traditionnels pour obtenir des performances supérieures

Au lieu de construire des bobines fil par fil à partir de grandes longueurs de cuivre, les partenaires du projet ont mis au point d'innovants "dessins de cuivre" imprimés sur un support flexible. En enroulant soigneusement le matériau en plusieurs couches dans un tube, ils obtiennent un nouveau type de bobine de moteur à hautes performances. Ils ont développé un processus exclusif pour maîtriser cette étape complexe et critique consistant à fabriquer les dessins sur une carte de circuit imprimé et à les rouler en plusieurs couches avec une précision extrêmement élevée.

L'équipe du projet a obtenu d'excellents résultats après avoir procédé à une vérification des prototypes en laboratoire. "Nous sommes convaincus que notre technologie permettra à nos produits d'être jusqu'à 50 % plus petits, et qu'une augmentation de 70 % pourra être observée en termes de dynamique motrice", déclare le Dr Baudart. "Elle génère trois fois moins de chaleur et permet de diminuer le temps d'assemblage d'un facteur 10." Une étude approfondie a confirmé la faisabilité technique de cette solution.

Elle présente plusieurs avantages du point de vue de l'utilisateur, pour une large gamme d'applications. Pour les utilisateurs de micromoteurs haut de gamme, cette technologie limite la montée en température du moteur. Plus la température est basse, plus les roulements et les bobines durent longtemps. Les fabricants d'appareils dentaires et chirurgicaux sont particulièrement préoccupés par la question du poids. Cette innovation réduit le poids du moteur, qui représente une partie importante de la masse totale de leurs appareils. Les fabricants de bio-robotique ont besoin de solutions pour augmenter la durée de vie de la batterie tout en respectant de strictes contraintes de poids. Cette solution réduit le poids du moteur et en augmente l'efficacité. La dynamique constitue un élément essentiel de la robotique industrielle. La productivité est directement proportionnelle à la dynamique des mouvements. Des moteurs plus puissants permettront des mouvements plus rapides des outils de préhension des robots, augmentant ainsi la cadence de production.

Le but du projet, à présent terminé, était d'augmenter le volume de production afin de répondre aux exigences strictes des utilisateurs médicaux. Selon le Dr Baudart, le projet prévoit de demander un financement supplémentaire pour "démontrer qu'il peut fournir sa technologie à l'échelle et au niveau de qualité attendus de la part d'un fournisseur unique de produits industriels critiques". Il sera alors en mesure d'effectuer des essais auprès de ses clients, de peaufiner sa stratégie marketing et de se préparer à une commercialisation complète.


Pour plus d'information voir: Projet FlexCoil