La valeur des moteurs-roues dépasse largement le simple fait d'« intégrer un moteur à une roue ». Ce qui détermine véritablement l'expérience utilisateur et la réputation, ce sont l'efficacité, l'échauffement, le niveau sonore, la fiabilité et la constance de la production en série. WINAMICS propose une solution complète pour les moteurs-roues sans balais (moteurs-roues BLDC) destinés à des applications telles que les véhicules électriques à deux ou trois roues, la mobilité partagée, la logistique légère et les plateformes mobiles spéciales. Cette solution couvre l'ensemble du processus, de la conception à la livraison en série, en passant par la vérification par simulation, la fabrication de prototypes, les tests et la certification. Elle permet ainsi de mieux maîtriser les cycles de R&D, de rendre les indicateurs de performance plus concrets et de renforcer la chaîne d'approvisionnement.
Lors de la mise en œuvre du projet, nous avons privilégié la « fabricabilité (DFM) » et la « testabilité (DFT) » dans la phase de conception afin d'éviter les retouches et les retards causés par les tolérances d'assemblage, le collage des aimants, les processus d'enroulement ou les voies de dissipation de chaleur, garantissant ainsi que chaque itération se rapproche des objectifs de production de masse.
Comparativement aux moteurs à balais, les moteurs-roues sans balais offrent généralement un rendement supérieur, une durée de vie plus longue et des coûts de maintenance réduits. Par rapport aux transmissions par chaîne ou courroie, l'entraînement direct par moyeu diminue également les pertes de transmission et les sources de bruit. Dans le cas de la mobilité légère, par exemple, une augmentation de 3 à 6 % du rendement global se traduit souvent par une amélioration notable de l'autonomie pour une même capacité de batterie. De plus, une gestion thermique et une conception du circuit magnétique optimisées permettent de réduire considérablement les risques de dégradation des performances et de calage dans des conditions telles que les longues pentes, les pleines charges et les cycles d'arrêt-démarrage fréquents.
Plus important encore, les moteurs de moyeu sont des produits mécatroniques : le circuit magnétique, les enroulements, les roulements, les joints d’étanchéité, la protection anticorrosion, le faisceau de câbles, l’algorithme de commande, le chemin thermique et le processus d’assemblage sont tous interconnectés. Optimiser un seul point peut facilement entraîner des conséquences imprévues. L’approche de WINAMICS consiste à définir les limites de performance selon une approche d’ingénierie des systèmes et à paramétrer correctement les indicateurs clés dès le départ, en se concentrant sur les conditions de fonctionnement cibles.
Nous décomposons les projets en étapes de livraison réutilisables et quantifiables afin de garantir que chaque étape soit étayée par des données, évitant ainsi de nous fier à des conjectures basées sur l'expérience. Un calendrier de projet type (adapté en fonction de la plage de puissance, de la complexité structurelle et des exigences de certification) est le suivant :
Explication des données de référence : Dans l’hypothèse d’une chaîne d’approvisionnement mature et d’une demande claire, le délai entre le lancement du projet et la production d’essai en petits lots pour les projets personnalisés légers peut généralement être maîtrisé en 8 à 16 semaines ; pour les projets aux structures complexes (protection élevée, faible bruit, densité de couple élevée) ou nécessitant une certification supplémentaire, le cycle sera d’autant plus long.
La conception des moteurs de moyeu sans balais WINAMICS ne vise pas l'excellence dans un seul domaine, mais plutôt une optimisation équilibrée du rendement, du couple, de l'échauffement, du bruit, de la durée de vie et du coût . Voici quelques considérations de conception courantes (qui peuvent être adaptées à votre plateforme de véhicule et à votre stratégie de contrôle) :
En ajustant le rapport pôles-encoches, le type d'enroulement (concentré/réparti), la qualité de l'aimant et la marge de démagnétisation, on obtient un équilibre entre le couple maximal et le rendement à haute vitesse. Les objectifs communs consistent à atteindre un rendement global de 80 à 90 % (selon la plage de puissance, la stratégie de commande et le diamètre de l'engrenage) et à réduire le couple de crantage afin d'améliorer la stabilité à basse vitesse et la résistance à la poussée.
Le chemin de dissipation thermique de la structure du moyeu est plus court mais plus encombré ; nous nous concentrerons donc sur l’optimisation de l’enrobage du stator/interface thermique, de la conductivité thermique du couvercle d’extrémité et de la résistance thermique de l’entrefer. Les contraintes de fiabilité typiques concernent la classe d’isolation des enroulements et le contrôle de l’élévation de température au point critique. Dans un environnement à 25 °C, l’objectif de référence d’élévation de température de fonctionnement continu est généralement maintenu entre 45 et 70 °C (défini en fonction de la classe d’isolation et des exigences de durée de vie).
Le choix des roulements tient compte du spectre de charge, des chocs, de la précharge d'installation et de la durée de vie ; le système d'étanchéité assure un faible frottement tout en garantissant l'étanchéité à l'eau et à la poussière. Objectifs courants : les niveaux de protection peuvent aller de IP54 à IP67 (en option), et la vérification de l'étanchéité ainsi que la conception de la protection contre la corrosion sont réalisées pour les environnements exposés à la pluie, à la boue et aux conditions de nettoyage.
Pour remédier aux interférences électromagnétiques, aux résonances structurelles et aux défauts d'alignement lors de l'assemblage, nous anticipons les risques dès la phase de simulation et améliorons les sifflements et les points de résonance grâce à l'optimisation de l'orientation des fentes et des pôles magnétiques, à la rigidité des embouts et à des stratégies d'équilibrage dynamique. En production de masse, l'équilibrage dynamique et le contrôle de la concentricité ont un impact significatif sur l'expérience utilisateur, notamment à moyenne et haute vitesse.
Une fois installés dans un véhicule, les moteurs-roues sont soumis aux conditions les plus extrêmes 24 h/24 : températures élevées, fortes pluies, vibrations constantes, freinages fréquents et comportements imprévisibles de l’utilisateur. Le système de test de WINAMICS privilégie des conditions d’utilisation proches des conditions réelles, avec un processus de retest traçable, et comprend des tests courants tels que :
Données de référence : Dans les mêmes conditions de plateforme de tension et de diamètre de roue, pour chaque augmentation de 5 % du rendement du moteur, la réduction de la consommation énergétique globale du véhicule est souvent plus importante dans des conditions de conduite urbaine avec arrêts et redémarrages fréquents ; tandis qu’une réduction efficace du couple de crantage peut améliorer considérablement les à-coups à basse vitesse et la résistance à la poussée, ayant notamment un impact plus direct sur l’expérience utilisateur et les taux de plaintes dans les scénarios de partage/location.
De nombreux projets échouent non pas lors de la conception, mais lors de la production en série : fluctuations des aimants, tolérances d'enrobage, écarts de précharge des roulements, tension insuffisante des faisceaux de câbles et assemblage des joints défectueux… Ces problèmes se traduisent par des taux de retouche élevés, des bruits anormaux et des infiltrations d'eau en un ou deux mois. WINAMICS privilégie l'optimisation des processus de production en série , en exploitant les données pour maîtriser les aspects clés.
Nous prenons en charge la collaboration avec les plateformes de véhicules de nos clients, notamment en ce qui concerne les définitions d'interface de faisceau de câbles, les dimensions d'installation, l'adaptation de la structure de freinage, les recommandations de correspondance des contrôleurs (FOC/onde carrée) et les rapports de vérification nécessaires, facilitant ainsi vos examens internes et l'intégration des fournisseurs.
Les exigences relatives aux moteurs-roues varient selon les scénarios : la mobilité partagée privilégie la stabilité et la facilité d’entretien ; la logistique légère privilégie la capacité de franchissement et la dissipation thermique ; les véhicules pliables/légers privilégient le poids et un fonctionnement fluide à basse vitesse. Voici quelques pistes de sélection plus pratiques (pour l’évaluation) :
Points clés : faible taux de défaillance, étanchéité, résistance à la corrosion, faible niveau sonore et constance. Recommandations : améliorer le niveau de protection, renforcer les essais de brouillard salin et d’immersion, et optimiser la résistance à la poussée et le couple de crantage.
Points critiques : démarrage à pleine charge, montée de côtes continue et élévation de température. Recommandation : améliorer la dissipation thermique et la conception de l’alimentation continue, et adopter des stratégies de contrôle plus robustes ainsi qu’une logique de protection contre la surchauffe.
Points clés : fonctionnement silencieux et fluide, esthétique et conception légère. Recommandations : optimisation du confort acoustique et vibratoire, stratégies d’équilibrage dynamique, traitement de surface amélioré et contrôle plus précis des tolérances d’assemblage.
Si vous développez un nouveau modèle, mettez à niveau une plateforme existante ou avez besoin de livraisons de production en série plus stables, nous vous recommandons de commencer par définir les « conditions de fonctionnement et les limites d'installation » : diamètre et charge des roues, vitesse cible, angle de pente, kilométrage journalier moyen, exigences de passage à gué, tension de la plateforme de contrôle et dimensions d'installation. À partir de ces informations, nous vous fournirons des recommandations de moteurs plus adaptées et des pistes de vérification.
Remarque : Les données mentionnées dans cet article concernent les projets d’ingénierie courants du secteur. Les indicateurs et cycles spécifiques varient en fonction de la plage de puissance, du diamètre de la roue, de la configuration (entraînement direct/réducteur), de la stratégie de contrôle et des exigences de certification. Nous vous invitons à procéder à une évaluation conjointe en fonction de vos conditions d’utilisation cibles.
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