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Le moteur électrique à aimant permanent le plus puissant du monde est en cours de développement au Royaume-Uni. Equipmake, une entreprise spécialisée dans l'électrification, s'est associée à HiETA, une organisation de premier plan spécialisée dans la fabrication additive, pour mettre au point le moteur de la prochaine génération dans le cadre d'un projet révolutionnaire financé par Innovate UK.
- Equipmake, société experte en électrification, et HiETA, entreprise leader dans le domaine de la fabrication additive, collaborent à la mise au point d'un nouveau moteur électrique innovant.
- Sous le nom de code AMPERE, il utilisera la fabrication additive pour le rendre plus léger, plus petit et plus efficace sur le plan thermique que les moteurs à aimant permanent conventionnels.
- Avec une puissance de pointe de 220 kW à 30 000 tr/min et un poids inférieur à 10 kg, AMPERE se veut le moteur électrique le plus dense au monde, avec 20 kW par kg.
- Son utilisation pionnière de la fabrication additive - essentiellement l'impression 3D de métaux - lui permettra également d'utiliser le moins possible d'alliages à haute résistance et de matériaux magnétiques, afin de maintenir les coûts aussi bas que possible.
- AMPERE a des applications dans de nombreux secteurs, de l'automobile à l'aérospatiale en passant par la marine.
Sous le nom de code AMPERE, le nouveau moteur s'appuiera sur l'expertise de pointe d'Equipmake en matière de conception de moteurs électriques et sur les connaissances pionnières de HiETA en matière d'ingénierie thermique et de fabrication additive, dans le but de produire un moteur électrique extrêmement léger, efficace et peu coûteux, avec une densité de puissance de pointe de plus de 20 kW par kg, soit plus de quatre fois la densité de puissance d'un moteur électrique conventionnel.
La clé des performances d'AMPERE réside dans la combinaison d'une conception avancée du moteur et de la fabrication additive, qui permet d'imprimer en 3D sa structure métallique plutôt que de la fraiser à partir d'une billette solide.
Cela présente de nombreux avantages. Tout d'abord, le métal n'est utilisé que là où il est nécessaire. Deuxièmement, les parois minces thermiquement efficaces et les détails de surface optimisés peuvent être combinés directement avec la structure du moteur, remplaçant ainsi les assemblages en plusieurs parties par une architecture unique et complexe qui possède une capacité de refroidissement exceptionnelle, est légère, a une faible inertie et permet d'augmenter considérablement la vitesse de rotation.
Cette approche signifie non seulement qu'AMPERE utilisera le moins d'alliages à haute résistance possible dans sa construction, mais aussi le moins de matériaux actifs coûteux (les aimants), ce qui permettra de réduire les coûts au maximum.
Equipmake et HiETA visent une puissance de pointe de 220 kW à 30 000 tr/min et un poids inférieur à 10 kg pour AMPERE. À titre de comparaison, même les meilleurs moteurs à aimant permanent utilisés aujourd'hui peinent à atteindre 5 kW par kg. Le moteur innovant APM 125 d'Equipmake, l'un des moteurs électriques automobiles les plus denses au monde, qui utilise l'architecture en rayons de la société pour maximiser la capacité de refroidissement, offre une puissance de pointe de 125 kW à 12 000 tr/min pour un poids de seulement 14 kg, soit une densité de puissance d'un peu moins de 9 kW par kg.
Les premiers prototypes AMPERE devraient être opérationnels dans 12 mois.
À la fin de l'année dernière, Equipmake a ouvert sa toute nouvelle usine à Snetterton, dans le Norfolk, où l'entreprise fournit une solution complète pour les véhicules électriques, offrant la capacité de concevoir, tester et fabriquer tout ce qui est nécessaire, des moteurs aux plateformes entièrement électrifiées, pour soutenir les secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale. Sur place, elle conçoit et fabrique ses châssis de bus électriques entièrement intégrés pour une clientèle de plus en plus internationale. Sa gamme innovante de moteurs APM est utilisée par son châssis EBus et équipera également le futur HIPERCAR d'Ariel.
Ian Foley, directeur général d'Equipmake, a déclaré : "Equipmake a fait des progrès considérables dans la performance des moteurs électriques au cours des dernières années, avec notre gamme APM de moteurs avancés offrant des densités de puissance inégalées grâce à leurs conceptions compactes et légères. La fabrication additive est la clé qui permettra de franchir une nouvelle étape et nous sommes ravis de travailler en partenariat avec HiETA sur AMPERE. Ce projet passionnant a le potentiel de changer totalement notre conception de ce qu'un moteur électrique peut offrir - et avec une telle quantité de performance dans un si petit emballage à un coût aussi bas que possible, ce moteur est prêt à révolutionner davantage l'e-mobilité, que ce soit dans l'automobile ou l'aérospatiale. Nous remercions Innovate UK pour son soutien et nous sommes impatients de voir les premiers prototypes AMPERE fonctionner très bientôt.
Andy Jones, responsable du programme d'innovation chez HiETA, a déclaré : "AMPERE offre l'opportunité d'appliquer l'expertise de HiETA en matière de gestion thermique et la fabrication de structures complexes à parois minces permise par la fabrication additive à la conception de moteurs électriques afin de réaliser des densités de puissance ambitieuses. Nous réduisons généralement la taille des composants de gestion thermique de cinq fois par rapport aux techniques conventionnelles, ce qui permettra d'intégrer des caractéristiques de transfert de chaleur de nouvelle génération dans le refroidissement du rotor, du stator et de l'électronique. En outre, les libertés offertes par la fabrication additive seront utilisées pour optimiser les performances structurelles. Nous intégrons ces avantages à la conception avancée du moteur électrique d'Equipmake à partir de la base et nous sommes impatients de fabriquer et de tester dans un avenir proche".
