Les moteurs de véhicules électriques

du taux d’équipement.et par contre on remarque qu\’il en a une diminution d\’énergie consommé en Europe et qui est indiqué dans le tableau suivant ( donnée par SOWATT and Bush Energie ) [ref 2.1 c ] :

Type Europe 2013
(KWh/An) Europe 2014
(million unité) Europe 2015
(million unité)
Lave linge 194 185 179
Sèche-linge 414 376 362
Réfrigérateur 235 231 229

En outre si on va parler du marché mondiale des cellulaire on remarque qu\’il est aussi toujours en croissance et qui est indique dans le tableau suivant [ref 2.1 d]:

Type 2015
(million unité) 2016
(million unité) 2017
(million unité)
Cellulaire 1423.9 1495.96 1536.54

Ce qui indique qu\’il en a aussi une augmentation de fabrication des moteur vibrateur qui sont installé dans les cellulaires.

Dans l’électroménager où l’alimentation se fait la plupart du temps en courant alternatif, les moteurs utilisés sont de types asynchrones, universels et synchrones (démarrage direct).

En outre, il y en a autre gros marchés comme appareils photos, caméras vidéo, appareils audio, magnétoscopes, jouets, modélisme, ventilateurs d’équipements, …

2.2. Technologie et Intégration au fonction

La forme, la température de fonctionnement et la pollution électromagnétique des moteurs électrique doivent être déterminés ou limités en fonction d’un grand nombre de contraintes technologiques et économique.

a. moteur vibrateur dans les cellulaires:

Figure 2.1 : moteur vibrateur cellulaire

Le moteur vibrant à masse rotative excentrique ( Figure 2.1 ) , ou \”ERM\”( Eccentric Rotating Mass vibration motor), également connu sous le nom de moteur de radiomessagerie, est un moteur à courant continu avec une masse excentrée (non symétrique) attachée à l\’arbre. [ref 2.2 a] Lorsque le moteur tourne a une vitesse élevé, il provoque une force non symétrique et un déplacement du moteur. Ce déplacement sera répété et produit une vibration du fréquence ente 1 et 300 Hz.
Ce moteur est placé à l\’extrémité du l\’appareil cellulaire pour faire transférer tout la vibration. Il est alimenté par une batteries a courant continue. Lorsque cette tension augmente la force de la vibration augmente aussi et prendre de 40 à 80 msec a chaque changement de tension.

b. moteur pas à pas dans les photocopieuses et les scanners:

Figure 2.2 : moteur pas à pas dans les photocopieuses

ce type de moteur est utilisé dans la plupart des photocopieuse pour faire déplacer la tête du photocopieuse ou scanner et faire avancer le papier.[ref 2.2 b] c. moteur Lavet dans les aiguilles analogiques:

Figure 2.2 : moteur pas à pas dans les photocopieuses

ce type du moteur est utilisé dans les montres a aiguilles et faire tourner la pignon de la pendule dans un seul sens. Le moteur sera alimenté par une batterie, il se fonctionne en alternant la polarité du courant dans la bobine du stator avec une pause entre le changement du polarité.
Pendant les impulsions de courant, le magnétisme induit tire le moteur pour aligner les pôles du rotor et du stator. Lorsque le courant est nul, le moteur sera tiré vers l\’un des deux positions.[ref 2.2 c]

d. Informatique

Il s’agit d’un marché qui est toujours en croissance surtout vers des plusieurs applications vidéo et photographie numérique.
Plus que 424 million disque dur mondial par an seront vendues d\’après statistique en 2016 [ref 2.2 d]. ( Figure 2.3 )

Figure 2.3 : disques durs

C’est un domaine très important où la technologie progresse très vite pour accroître sans cesse les performances, dont la capacité de stockage atteindre 14To par plateau 2.1\” ,masse de 62 gramme, temps d\’accès 2.5ms, la vitesse de rotation atteindre 7200 tr/min en 2013,et 15000 tr/min pour des serveurs qui ont une performance élevé, précisions de lecture-écriture et de rotation du plateau, dure de vie 2500000 heures, et il ne faut pas oublier que le cout diminue et atteindre 0.032$/Go en 2015.[ref 2.2 e] Dans un disque dur il existe deux actionneurs un pour l’entraînement du plateau de disques, et l\’autre pour faire déplacer la tête de lecture-écriture.
Pour cela les moteurs d’entraînement du disque, sont placé à l’intérieur du disques ces moteurs sont de type aimants autopilotés par capteurs à effet Hall ou sans capteurs.

a. Lève-vitre électrique

C\’est un moteur électrique de type universels a deux sens de rotation installé dans les portes des véhicules faire transfère son mouvement à travers un certain nombre d\’engrenage pour faire baisser ou enlever les vitres des véhicules qui ont un couple élève où le moteurs ne peuvent pas le supporté. [réf. 2.2 f].
Par exemple POLITECNICA 80 SPA qui est une société Italienne fabrique plus que 220000 lève-vitre électriques par an ( statistiques 2018 ) [réf. 2.2 g] ce qui nous donne que figure importante sur la consommation annuelle.

b. Ventilateur des ordinateurs :

Ce type des ventilateurs est silencieux à un seul sens de rotation, leur dimensions compris entre 40mm et 220mm. [réf. 2.2 h] Le moteur est intégré à l’intérieur d\’une turbine et le rotor sera place à l\’extérieur.
les moteurs peuvent être des moteurs asynchrones monophasés, ou moteurs synchrones autopilotés à aimants (DC brushless) [ref. 2.2 i]. ( Figure 2.7)

Figure 2.7 : Ventilateur

2.3. Contraintes et évolutions
Le coût de revient est une donnée industrielle importante surtout dans la production de grande série. D\’ou le produit pour qu\’il sera intéressant, attractif et concurrent, il faut avoir un faible coût et des nouvelles fonctionnalités.
Mais aux contrairement le coût des matières premières coute plus de 50% du prix du moteur surtout le cuivre qui varie entre 5,759 $/kg et 7.330 $/kg (d\’après les statistiques du janvier 2018 jusqu\’à septembre 2018) [réf. 2.3 a] Pour cela, if faut avoir une simplicité des structures des machines dans le domaine de fabrication, et minimisée les contraintes économiques.
Dans le domaine de l’électroménager, il faut avoir une diminution de bruit et de volume aussi. Pour cela il faut chercher des moteurs rapides associés à des réducteurs et qui ont des forts couples et bas coûts, comme les moteurs piézo-électriques.
Pour prolonger la durée de vie des appareils électroménager, il faut garder le rendement élevé. \” A savoir: UNE COUCHE DE GIVRE DE 3 MM, C\’EST 30 % DE RENDEMENT EN MOINS ! \”[ref. 2.3 b]

2.4. Contraintes thermiques
La température des machines électriques peuvent limiter leurs performances d\’où il faut respecter ces limites en utilisant des capteurs de température et des protections. Ceux-ci permettent de modéliser et surveillé thermiquement les machines et d\’améliorer leur conception en attendant d\’autre étude de modification sur la conception permettant de limiter leur température.
Cette étude doit respect le mode de fonctionnement de la machine, soit en service continu, intermittent ou temporaire.
Prenons l\’exemple des alternateurs/démarreurs dans les véhicules où les performances de la température sera impacté par l\’environnement mécanique des véhicules [réf. 2.4 a], [réf. 2.4 b], [réf. 2.4 c], [réf. 2.4 d – page45].
Chapitre 3
Type, Fonctionnement et Domaine d\’application
3.1. Moteurs asynchrones monophasé :
Ce type des moteurs est le plus utilisant dans les applications électroménagers où l\’alimentation sera en courant alternatif monophasé et le couple de démarrage est nul comme dans les réfrigérateurs, les lave-vaisselles, les lave-linges, les ventilateur, les pompes d\’eau, … Ils ont une faible puissance et représentent 25% de la consommation électrique et une longue durée de vie. Malgré cela 95 % de ces moteurs sont vendus. [réf. 3.1 b] Il existe deux types de ces moteurs l\’une à bagues de déphasage et l\’autre diphasées à condensateur de déphasage.

3.1.1. Moteur à bague de déphasage

Figure 3.1 : principe du moteur à bague de déphasage
la bague de cuivre ou \”spire de frager\” sera place sur une partie de chaque pôle où les courants induits se déphasent le flux magnétique pour produire un champ tournant (Figure 3.1).[réf. 3.1.1 a] ces moteurs ont une puissance inferieurs à 150W, un faible couple, un rendement aussi faible, et un seul sens de rotation. Pour changer leur sens de rotation il suffit de changer la position des bague dans chaque pôle.
Ce type des moteurs sera appliqué dans les pompes ( vidange), les ventilateurs, micromoteurs.

Figure 3.2 : moteur à bague de déphasage
ils sont constitués d\’un rotor à cage d\’écureuil, d\’une bobine et d\’un stator ferromagnétique où est le stator en forme \”C\” (Figure 3.2).

Une autre type de structure est utilisée (figure 3.3), où le stator est en forme cylindrique à pôles saillants et le rotor sera à l\’extérieur. Ces moteurs sont plus serrée et complexe durant leur fabrication. on les trouve dans les petits ventilateurs (refroidissement des CPU des ordinateurs, …).ils sont trouvé dans des plusieurs puissance comprises ente 5 W et 100 W environnement.

Figure 3.3 : Structure 4 pôles à spires de Frager (à gauche ) – ventilateur à 2 pôles (à droite )
Le glissement est de 60% et le facteur de puissance et aussi faible [ref 3.1.1 b]. En plus que ça ces moteurs ont un coût de fonctionnement élevé, un volume et une masse importants ce qui exprime une élévation du coût matière
Tout ces désavantages donne les moteurs synchrones de type Lavet monophasés un pas en avance par rapport a eux dans la marché où ils sont plus petits et capables de démarrer si la charge le permet.