L’électrification des outils agricoles européens a suscité un intérêt, une concurrence et une innovation intenses dans la technologie des moteurs électriques. Cette initiative reçoit maintenant un choc de la part du concepteur de voitures de Formule 1 Ian Foley.

Foley était un ingénieur clé des équipes Lotus, Benetton et Williams F1. Il a joué le rôle principal dans le développement du système hybride pétrole / électricité Williams F1. L’arrangement de volant hybride qui en a résulté a remporté le succès en course d’endurance avec Porsche et Audi.

Foley a expliqué la technologie révolutionnaire dans une interview par e-mail.

«Au début des années 2000, Equipmake (son entreprise) faisait des recherches sur les moteurs électriques et les volants d’inertie parce que nous savions que les groupes motopropulseurs de la F1 allaient devenir hybrides. La FIA se préparait à mandater des ultra-condensateurs pour cette technologie. Mais nous avons proposé l’idée d’un volant d’inertie, ce qui leur a plu.

«Nous avons été contactés par plusieurs équipes de F1 qui souhaitaient développer davantage la technologie. Parce que nous étions une start-up, c’était un peu écrasant. Nous ne voulions pas mordre plus que ce que nous pouvions mâcher, alors nous avons décidé de travailler avec une équipe très respectée, c’était Williams. Le système de volant hybride qui en a résulté a été utilisé avec beaucoup de succès par Porsche et Audi dans les courses d’endurance.

Son système de freinage régénératif F1 utilise des volants / générateurs au niveau des roues pour récupérer l’énergie de rotation et la stocker en cas de freinage brusque. Cette énergie est ensuite libérée vers le conducteur au moment où il accélère à nouveau. Évidemment, ces groupes générateurs / moteurs devaient être petits, légers et capables de supporter la chaleur et les abus. Il a accompli cet exploit pour l’équipe Williams, avec les minuscules volants d’inertie tournant à 50000 à 100000 tr / min.

«Mais il y avait des applications pour la technologie du volant en dehors du sport automobile, donc Williams Hybrid Power a été formé, avec moi en tant que directeur général. Aussi réussi que cela ait été, le désir d’être mon propre patron n’a jamais vraiment quitté. Le volant haute vitesse développé pour le programme Williams était en fait un moteur électrique composite, j’ai donc relancé Equipmake dans le but d’utiliser une partie de l’expertise que j’avais développée en électrification et de l’appliquer à une nouvelle conception de moteur.

L’architecture des rayons APM offre une densité de puissance élevée, un poids léger et un emballage compact. Le nom du rayon est venu naturellement car l’appareil ressemble à un rayon. On pense que les moteurs APM de la société sont parmi les plus denses en puissance au monde.

L’agriculture faisait partie du plan d’affaires lorsque Foley a créé une nouvelle usine Equipmake et un centre de recherche à Snetterton, en Angleterre, l’année dernière. Il était enfin prêt à commercialiser les technologies qu’il avait développées en F1.

«Nos moteurs électriques sont extrêmement compacts et légers, mais puissants. Cela présente de multiples avantages. L’un des plus évidents et des plus immédiats est de savoir comment ils peuvent jouer un rôle important dans l’amélioration de la charge utile d’un véhicule agricole. Les moteurs électriques, et les groupes motopropulseurs électriques en général, nécessitent moins d’entretien que les machines diesel traditionnelles. Les coûts de fonctionnement sont inférieurs et les cycles de vie plus longs. L’électrification a tellement de sens. »

Foley voit un énorme potentiel pour installer ses moteurs électriques avancés dans des chargeurs, des moissonneuses-batteuses, des pulvérisateurs, des tracteurs, des camions, des élévateurs à grains et d’autres machines agricoles. Les véhicules agricoles électrifiés offrent une charge utile et une productivité accrues avec zéro mission et des coûts d’exploitation inférieurs à ceux des véhicules à combustibles fossiles traditionnels.

Les dispositifs à rayons sont des moteurs à aimants permanents qui utilisent une architecture de rayons, ce que l’on appelle parce que les aimants sont disposés comme les rayons d’une roue. Les rayons sont un élément de refroidissement important. Si un moteur électrique est maintenu au froid, il produit plus de puissance et de couple et utilise des matériaux magnétiques moins chers. De plus, il peut être construit avec des méthodes de fabrication conventionnelles, ce qui le rend plus rentable.

Foley a déclaré: «Les mêmes facteurs en course sont tout aussi pertinents pour le monde de l’agriculture. Nous avons une densité de puissance élevée et un poids léger combinés à un ensemble extrêmement compact qui comprend des composants intégrés tels que l’onduleur et la boîte de vitesses. »

Equipmake propose deux moteurs compacts et denses en puissance pour les applications agricoles, qui utilisent tous deux l’architecture à rayons pour maximiser le refroidissement.

Le plus petit APM 120 a une puissance de crête de 125 kW (168 chevaux) à 12 000 tr / min, avec une puissance continue de 75 kW (100 ch) et un couple maximal de 130 Nm (86 pieds-livres). Ne pesant que 14 kilogrammes (31 livres), il a une densité de puissance légèrement inférieure à 9 kW par kg. Avec une boîte de vitesses intégrée, il mesure 200 millimètres (huit pouces) de longueur et 170 mm (sept pouces) de diamètre.

Le plus grand APM200 pèse 49 kg (108 lb), peut fonctionner à 10000 tr / min et a une puissance de crête de 220 kW (295 ch) et un couple maximal de 450 Nm (332 pi-lb) .Il a une densité de puissance de plus de 5 kW par kg. Avec une boîte de vitesses intégrée, il ne mesure que 247 mm (10 pouces) de longueur et 318 mm (13 pouces) de diamètre.

Les moteurs intègrent une boîte de vitesses épicycloïdale 5.5: 1 intégrée de sorte que l’arbre de sortie de la boîte de vitesses puisse être connecté directement à une machine. Les deux moteurs peuvent être spécifiés avec ou sans réducteur intégré et peuvent être montés horizontalement ou verticalement. Equipmake fabrique également tous les composants électroniques de contrôle de puissance en interne, y compris un onduleur haute performance intégrant la dernière technologie de diode en carbure de silicium pour améliorer la capacité d’alimentation et permettre à l’onduleur de fonctionner à des fréquences de commutation élevées.

Le refroidissement est la clé des performances du moteur électrique. Les aimants plus froids fonctionnent plus longtemps à puissance maximale. L’utilisation d’aimants néodyme fer bore (NdFeB) moins chers permet de réduire les coûts.

Contact ron.lyseng@producer.com.