7 types de moteurs pour les véhicules électriques

Heure de publication:

2022-12-19

Il existe sept types de moteurs utilisés dans les véhicules électriques : les moteurs à courant continu à balais, les moteurs à courant continu sans balais, les moteurs synchrones à aimants permanents, les moteurs à induction, les moteurs à réluctance commutée, les moteurs à réluctance synchrone et les moteurs à aimants permanents sans noyau à flux axial.

Il existe sept types de moteurs utilisés dans les véhicules électriques : les moteurs à courant continu à balais, les moteurs à courant continu sans balais, les moteurs synchrones à aimants permanents, les moteurs à induction, les moteurs à réluctance commutée, les moteurs à réluctance synchrone et les moteurs à aimants permanents sans noyau à flux axial.

  Les moteurs à courant continu à balais sont des moteurs à courant continu simples qui utilisent des balais pour transmettre le courant aux enroulements du moteur par commutation mécanique. L'armature ou le rotor est un électroaimant et le champ magnétique est un aimant permanent. Ce moteur ne nécessite aucun contrôleur pour fonctionner ou changer de vitesse et fournit un couple maximal à faible vitesse. Parmi les inconvénients, citons une construction encombrante, un faible rendement, des balais qui génèrent de la chaleur et entraînent un manque d'efficacité, et une chaleur qui se trouve au centre du rotor et qui est difficile à éliminer. Par conséquent, les moteurs CC à balais ne sont plus utilisés dans les véhicules électriques.

  Le moteur CC sans balais à aimants permanents est appelé sans balais parce qu'il n'a pas de collecteur et pas de balais. Il est commuté électroniquement, ne nécessite aucun entretien et possède un couple de démarrage élevé et des caractéristiques de traction pouvant atteindre un rendement de 95 à 98 %, ce qui le rend adapté aux conceptions à haute densité de puissance. Cette caractéristique de traction fait que les moteurs CC sans balais sont largement utilisés dans les véhicules électriques pour les petits véhicules d'une puissance maximale de 60 kW. Les inconvénients sont la gamme limitée de puissance constante, la réduction du couple avec l'augmentation de la vitesse et le coût élevé dû aux aimants permanents. La Toyota Prius utilise un moteur à courant continu sans balais.

  Le moteur synchrone à aimants permanents a des aimants permanents dans le rotor, il a une densité de puissance élevée et des caractéristiques de traction efficaces pour des puissances plus élevées et est donc plus cher que les autres moteurs. Ce moteur peut fonctionner dans différentes plages de vitesse sans avoir besoin d'un système d'engrenage. Il est efficace et compact pour les applications de moyeu et possède un couple élevé même à faible vitesse. L'inconvénient est la consommation élevée de fer lorsqu'il fonctionne à des vitesses élevées dans les moyeux. Actuellement, les moteurs synchrones à aimants permanents sont principalement utilisés dans les véhicules hybrides et électriques tels que la Chevrolet Bolt, la Ford Focus, la Nissan Leaf et la BMW i3.

  Les moteurs à induction ne produisent pas un couple de démarrage aussi élevé à une tension et une fréquence fixes que les moteurs à courant continu. Toutefois, il est possible de modifier cet état de fait en utilisant diverses méthodes de contrôle, telles que le contrôle vectoriel ou le contrôle directionnel du champ magnétique. Ces méthodes de contrôle permettent d'obtenir le couple maximal requis pour satisfaire la traction au démarrage du moteur. Les moteurs à induction à cage d'écureuil nécessitent peu d'entretien, ont une longue durée de vie et sont conçus pour des rendements de 92 % à 95 %. Les inconvénients sont la nécessité de circuits onduleurs complexes et la difficulté de commander le moteur. En raison de leur faible coût, les moteurs à induction sont le choix idéal pour les véhicules électriques à haute performance. La Tesla Model S est un bon exemple de la haute performance des moteurs à induction. Le Toyota RAV4 et le GM EV1 utilisent également de tels moteurs.

  Les moteurs à réluctance commutée sont une classe de moteurs à réluctance variable à double saillance, avec une construction simple et robuste où le rotor est une pièce d'acier laminée sans enroulements ni aimants permanents. Cela réduit l'inertie du rotor et permet d'augmenter l'accélération. Grâce à sa robustesse, ce moteur convient aux applications à haute vitesse et offre une densité de puissance élevée. L'inconvénient est que la commande est complexe et que l'ajout de circuits de commutation introduit également du bruit. Le moteur synchrone à réluctance est un moteur synchrone à réluctance, où le couple est provoqué par la différence entre la réluctance d'axe alternatif et direct du rotor, sans enroulement d'excitation ni aimant permanent. Ces moteurs sont de plus en plus populaires dans les véhicules électriques et hybrides en raison de leur construction simple et robuste. L'avantage est l'absence de pertes au niveau du rotor et la possibilité de fournir un couple permanent plus élevé que les moteurs à induction de même taille.

  Le moteur à aimant permanent sans noyau à flux axial est le moteur de pointe actuel pour les véhicules électriques. Son rotor extérieur est sans encoche et ne nécessite donc pas de noyau en fer. Il n'a pas non plus de noyau de stator et est donc léger. La composante radiale du champ magnétique de l'entrefer fournit une densité de puissance plus élevée. Le rotor de ce moteur peut être monté du côté de la roue et l'enroulement du stator sur l'arbre. La conception sans encoches permet d'obtenir de faibles pertes de cuivre, un rendement élevé et un espace disponible plus important. Ce moteur est utilisé dans le Renault Coupé.