Un nouveau moteur électrique à grande vitesse pourrait contribuer à résoudre les problèmes d’autonomie des véhicules électriques

Il s’agit également de l’IPMSM le plus rapide construit avec des matériaux de stratification commercialisés.

Des chercheurs de l’UNSW ont fabriqué le moteur électrique le plus rapide du monde. UNSW

Des chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud à Sydney ont mis au point un nouveau moteur électrique capable d’effectuer 100 000 tours par minute. La haute densité de puissance obtenue grâce à cette nouvelle conception pourrait contribuer à réduire le poids des véhicules électriques (VE) et donc à augmenter leur autonomie, selon un communiqué de presse de l’université.

Les fabricants de VE du monde entier ont cherché des moyens de résoudre le problème de l’autonomie de leurs véhicules alimentés par batterie. L’une des options consiste à augmenter la taille du bloc de batteries, ce qui accroît également le poids du véhicule, créant ainsi davantage de problèmes à résoudre.

Programme d’optimisation assisté par l’IA

Les conventionnels moteurs synchrones à aimants permanents intérieurs (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor – IPMSM), utilisés par les véhicules électriques dans leurs systèmes de traction, intègrent des aimants dans leurs rotors pour créer un couple élevé. Cependant, la faible résistance mécanique de leurs ponts en fer limite leur vitesse maximale. Les chercheurs ont utilisé une nouvelle topologie de rotor qui a non seulement augmenté la robustesse du moteur, mais aussi réduit de 70 % les matériaux de terres rares nécessaires à sa production.

Les chercheurs de l’UNSW ont utilisé un programme d’optimisation assisté par intelligence artificielle (IA) qui a évalué un large éventail d’aspects tels que les aspects électriques, magnétiques, mécaniques et thermiques pour optimiser la conception du moteur électrique.

Développé en interne, le programme a évalué 90 modèles de ce type, puis a sélectionné les 50 % les plus performants d’entre eux pour générer de nouveaux modèles, et le processus itératif a été répété jusqu’à ce que l’optimum souhaité soit atteint. Le moteur final utilisé par les chercheurs est la 120e génération qui a été analysée par le programme.

Ils ont atteint la vitesse maximale absolue de 100 000 tours par minute et une densité de puissance de pointe de 7 kW par kilogramme, indique le communiqué de presse. Ce résultat est également deux fois supérieur au record de vitesse existant pour les IPMSM laminés, qui sont utilisés dans les moteurs de traction des véhicules électriques, ce qui en fait le IPMSM le plus rapide jamais construit.

Comment le moteur peut-il être utilisé ?

“Pour un moteur de véhicule électrique, nous réduirions en fait quelque peu la vitesse, mais cela augmente également sa puissance”, a déclaré Guoyu Chu, un chercheur post-doctoral qui a travaillé sur le projet. “Nous pouvons mettre à l’échelle et optimiser pour fournir la puissance et la vitesse dans une gamme donnée – par exemple, un moteur de 200 kW avec une vitesse maximale d’environ 18 000 tr/min qui convient parfaitement aux applications des VE.”

Outre les VE, le moteur pourrait être utilisé dans les grands systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) qui utilisent des compresseurs à grande vitesse, ainsi que dans les machines CNC de haute précision. Le moteur peut également être déployé à l’intérieur des moteurs d’avion en tant que générateur à entraînement intégré (IDG) pour alimenter les systèmes électriques.

Les chercheurs sont convaincus que leur moteur peut être rapidement commercialisé, apportant ses avantages sur le marché plus tôt que prévu. “Si un fabricant de véhicules électriques, comme Tesla, voulait utiliser ce moteur, je pense qu’il ne faudrait que six à douze mois pour le modifier en fonction de ses spécifications”, a ajouté M. Chu dans le communiqué de presse.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche