ZF Friedrischshafen dévoile les premiers détails de son moteur synchrone à excitation inductive dans le rotor (I2SM).
Plusieurs entreprises dans le monde travaillent d’arrache-pied pour innover et perfectionner les moteurs électriques sans aimant afin d’en faire une option plus viable pour l’industrie des véhicules électriques, qui connaît une croissance rapide. ZF Friedrichshafen a emprunté une voie inductive sans fil similaire à celle du fournisseur automobile allemand Mahle, mais avec sa propre configuration.
En intégrant son transmetteur inductif dans le rotor lui-même, ZF économise de l’espace et crée un moteur sans aimant particulièrement compact qui, selon lui, offre des performances comparables à celles des moteurs synchrones à aimant permanent (PSM) qui dominent l’ingénierie contemporaine des VE.
En remplaçant les aimants du rotor d’un moteur par des enroulements électriques, les fabricants peuvent éliminer les coûts, les dommages écologiques et les perturbations potentielles de la chaîne d’approvisionnement liés à l’extraction des terres rares nécessaires à la fabrication de ces aimants.
Cependant, les conceptions traditionnelles sans aimant introduisent des éléments physiques supplémentaires tels que les anneaux coulissants ou les balais nécessaires pour faire passer le courant électrique dans les enroulements du rotor, ce qui ajoute de la taille et du poids tout en introduisant plus de friction et de potentiel d’usure.
Les fabricants de véhicules électriques ont donc tendance à choisir la voie de la moindre résistance – au sens propre comme au sens figuré – en s’appuyant sur des moteurs à aimants permanents.
L’induction sans contact est une solution prometteuse qui envoie de l’électricité aux bobines du rotor sans balais ni bagues physiques, éliminant ainsi leurs inconvénients. Pour aller plus loin, ZF a intégré son transmetteur inductif à l’intérieur de l’arbre du rotor, au centre des bobines, éliminant ainsi l’espace axial supplémentaire de 90 mm qu’occuperaient les solutions physiques telles que les balais, tout en offrant une puissance et une densité de couple comparables à celles d’un moteur à aimants permanents.
ZF appelle cette conception le moteur synchrone à excitation inductive dans le rotor (I2SM), et l’idée est qu’un constructeur automobile pourrait remplacer un PSM par ce nouveau type de moteur sans rien sacrifier en termes d’emballage ou de rendement. ZF ajoute qu’en cas de fonctionnement continu à grande vitesse, par exemple sur autoroute, l’I2SM fonctionnera plus efficacement qu’un PSM.
Le transmetteur inductif de ZF semble plus compact que d’autres solutions telles que celle de Mahle (ci-dessous), qui utilise deux disques de plus grand diamètre autour de l’extérieur de l’arbre du rotor.
Bien entendu, il est impossible de comparer les deux systèmes prototypiques de manière définitive ou de faire la part des choses en ce qui concerne l’affirmation de ZF selon laquelle il s’agit du « moteur électrique le plus compact et le plus dense en couple au monde, sans aimants ni terres rares », en se basant uniquement sur les illustrations initiales. Nous devrons attendre des spécifications concrètes telles que les dimensions, le poids et les chiffres de production pour en avoir le cœur net.
La possibilité de régler en continu le magnétisme des bobines du rotor a permis à Mahle de faire de ce moteur électrique un moteur super efficace à toutes les vitesses de fonctionnement, en particulier à haute vitesse
Pour l’instant, ZF prévoit de poursuivre le développement jusqu’à la maturité de production, dans le but d’intégrer les unités I2SM dans des plates-formes d’entraînement électrique de 400 V et 800 V destinées aux constructeurs de voitures particulières et de véhicules utilitaires. La société a dévoilé ses premiers travaux sur l’I2SM à l’occasion du salon IAA Mobility de Munich qui s’est tenu cette semaine.
