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Mener le transport vers l’électrification - Par : Qingsong (Charlie) Wang,

Mener le transport vers l’électrification


Qingsong (Charlie) Wang
Qingsong (Charlie) Wang Profil de l'auteur(e)
Qingsong (Charlie) Wang est professeur au Département de génie électrique de l’ÉTS.
Programme : Génie électrique 

Véhicule électrique

Achetée sur Istockphoto.com. Droits d’auteur.

De nombreuses études sont en cours partout dans le monde afin d’améliorer la performance du système de propulsion électrique de véhicules. Certains se concentrent sur les batteries, d’autres sur les onduleurs. À l’ÉTS, nous travaillons à concevoir des prototypes de moteurs électriques de pointe, qui soient plus compacts, plus efficaces et à haute densité de couple, en plus d’offrir une bonne résistance mécanique. Voici quelques types de moteurs sur lesquels nous travaillons.

Machine à double aimant permanent

Mener le transport vers l’électrification repose largement sur les machines électriques. Parmi celles-ci, les machines à aimant permanent (AP), avec leur capacité de couple et rendement élevés, sont reconnues comme les plus prometteuses et ont fait l’objet d’études approfondies. Les machines à double AP comportent des aimants permanents à la fois sur le stator et sur le rotor, ce qui donne lieu à plus de flexibilité dans la disposition des aimants et enrichit cette catégorie de machine. Un effet de modulation du flux bidirectionnel est intégré à la conception pour assurer un couplage magnétique efficace et générer un couple élevé.

Machine à double aimant permanent

Fig. 1. Configurations des machines à double AP : (a) AP à dents de stator ; (b) AP à fentes de stator ; (c) AP à stator multidents.

Machine à excitation hybride sans bobine à courant continu

Pour que le moteur d’entraînement puisse fonctionner à des vitesses élevées et augmenter la vitesse maximale des véhicules électriques, il doit avoir une bonne capacité d’affaiblissement du flux. L’excitation hybride est une bonne méthode pour améliorer la capacité d’affaiblissement du flux, mais l’enroulement de champ supplémentaire réduit l’espace pour l’enroulement d’induit et altère le couple de sortie. Dans les machines à excitation hybride sans bobine à courant continu (CC), l’enroulement de champ et l’enroulement d’induit sont intégrés, et un CC polarisé est injecté dans l’enroulement pour contrôler l’affaiblissement du flux. L’ajustement du rapport entre le CC polarisé et le courant d’induit étant flexible, les machines à excitation hybride sans bobine à CC peuvent atteindre un grand intervalle de vitesse tout en maintenant un couple de sortie élevé.

Machine à excitation hybride sans bobine à CC

Fig. 2. Configuration et connexion de l’enroulement dans la machine à excitation hybride sans bobine à CC. (a) Configuration. (b) Connexion de l’enroulement.

Machine de mémoire

Une machine de mémoire a la même structure que les machines à AP, mais elle est constituée d’AP à faible force coercitive, comme les aimants AlNiCo, pour la régulation du flux en ligne. Le point de fonctionnement des AP est déterminé par une impulsion de courant, ce qui ne cause pas perte de cuivre supplémentaire. L’efficacité des machines à mémoire pendant le fonctionnement à grande vitesse peut être considérablement améliorée. Les machines de mémoire sont des dispositifs prometteurs pour la propulsion des véhicules électriques; les défis comprennent l’établissement d’un modèle d’hystérèse précis pour les AP AlNiCo, la détection des positions du rotor et du flux de l’entrefer et le contrôle coopératif de l’entraînement de la machine et du réglage du flux en ligne. 

Un domaine en plein essor

De nouvelles idées font également leur chemin, comme l’installation de quatre petits moteurs couplés directement aux roues. En plus d’une transmission plus directe, ce concept permettrait d’allouer plus d’espace à la batterie, donc d’augmenter l’autonomie. 

L’électrification des transports est au cœur des initiatives de développement durable et de réduction des gaz à effet de serre et nous sommes fiers d’y contribuer.

Qingsong (Charlie) Wang

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Qingsong (Charlie) Wang est professeur au Département de génie électrique de l’ÉTS.

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