Moteurs électriques : comment ça marche ?

Le moteur pour voiture électrique fonctionne grâce à un champ (électro)magnétique pour créer un mouvement. Il existe deux sortes d’électromoteurs : synchrones et asynchrones.

Le groupe motopropulseur d’une voiture électrique se compose de plusieurs éléments essentiels : l’onduleur, le moteur électrique proprement dit (composé du stator et du rotor) et le réducteur. Il y a aussi, bien sûr, la batterie stockant l’énergie électrique. Mais l’électricité peut aussi provenir d’un générateur (par exemple un moteur thermique) ou d’une pile à combustible (à hydrogène). Le moteur électrique  est plus simple et plus compact que le moteur thermique.

Les éléments du groupe motopropulseur d'une voiture électrique

Onduleur

Une batterie de voiture électrique stocke l’énergie en courant continu DC. Or, les moteurs électriques utilisés dans les voitures modernes fonctionnent avec du courant alternatif AC pour créer le champ magnétique. Il faut donc un onduleur pour transformer le courant DC en courant AC.

Stator

C’est la partie fixe du moteur accueillant le bobinage pour générer le champ magnétique grâce au courant électrique.

Rotor

Le rotor tourne grâce au champ magnétique, ce qui crée l’énergie mécanique qui fera tourner les roues.

Réducteur

La transmission correcte du mouvement vers les roues est la tâche du réducteur.

Moteur synchrone ou asynchrone

Il existe deux types de moteurs électriques : asynchrone et synchrone. La différence est liée au comportement du rotor.

Asynchrone - Dans le moteur asynchrone, aussi appelé à induction, le stator génère un champ magnétique tournant. Le rotor essaie alors de le rattraper. C’est ce « retard » de rotation, appelé glissement, qui est à l’origine de son caractère asynchrone. Dans ce type de moteur, on trouve les « cages d’écureuil ». Ce sont deux anneaux liés par des conducteurs pour former un cylindre jouant le rôle du rotor. Il n’y a pas d’aimant dans un moteur asynchrone.

Synchrone - Dans le moteur synchrone, le rotor ne subit pas le champ magnétique. Il y participe, car c’est soit un aimant permanent (souvent à base de terres rares, bien que l'industrie cherche de plus en plus à s'en passer), soit un électroaimant (bobine de cuivre alimentée en courant continu). Un moteur synchrone sans aimant est aussi appelé « à excitation indépendante ». Dans un moteur synchrone, le rotor tourne à une vitesse directement proportionnelle à la fréquence du courant généré par le stator. Voilà pourquoi il est synchrone.

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Mode générateur (freinage régénératif)

Le rotor du moteur électrique peut aussi générer de l’électricité. C'est le principe du freinage régénératif : lorsqu’il est entraîné mécaniquement par les roues, au lâcher de pédale ou lors d'un freinage, un courant électrique est induit sur le stator. Il est alors possible de récupérer cette énergie pour recharger la batterie.

Marche arrière

Pour rouler en marche arrière, l'onduleur modifie la séquence du champ magnétique tournant en inversant l'ordre d'alimentation des phases du courant alternatif (AC), ce qui change le sens de rotation du moteur.