Le moteur roue

Pour la conversion électromécanique, nous avons opté pour un moteur-roue car ce système présente l’avantage d’être plus léger.

Moteur roue

Notre choix s’est porté sur l’utilisation d’une machine synchrone à aimants permanents triphasée. Ce type de machine ne nécessite pas l’alimentation du rotor par un système de contacts glissants (balais-collecteurs). C’est donc une structure sans balais (brushless). Il y a ainsi un gain de masse et de simplicité mais aussi une élimination des pertes par frottements mécaniques des balais sur les collecteurs. Par ailleurs, il n’y a pas de perte Joule dans le rotor car le flux d’excitation est produit par les aimants. Ces deux facteurs augmentent considérablement le rendement du moteur. Le choix du nombre de phases s’est porté sur 3 car c’est le meilleur compromis entre complexité et puissance massique.

La solution que nous avons envisagée consiste à intégrer le moteur dans la roue et ainsi éliminer les éléments mécaniques de transmission et les pertes correspondantes.

Nous améliorons ainsi le rendement et réduisons la consommation d’hydrogène dans la pile à combustible. Ceci est possible grâce à l’utilisation de l’électronique de puissance qui peut gérer la vitesse et le couple de la machine.

Concernant la topologie du moteur lui-même, nous avons opté pour la structure à flux axial. Le moteur que nous avons conçu est composé de deux disques en acier munis de six paires d’aimants permanents alternés nord-sud.

Les deux disques sont disposés face à face de sorte que les flux des aimants s’additionnent. Le stator est disposé entre les deux disques tournants ; il est composé de plusieurs bobines plates posées sur un matériau non magnétique et léger (polycarbonates). Une telle structure est légère et facilement usinable dans notre atelier et ne nécessite pas un recours à des techniques spéciales d’usinage telles que la découpe au laser ou l’électroérosion. De plus elle présente des forces électromotrices de forme sinusoïdale d’une bonne qualité. Ceci a pour effet de réduire fortement les ondulations du couple si la commandes des courants est bien adaptée.