Quelle différence technologique entre les moteurs des MG4 et Megane électrique ?

TIMBRE VERT – Chaque semaine, Automobile Propre répond à vos questions. Cette fois, un de nos lecteurs s’est interrogé sur la différence entre deux types de moteurs électriques, aimant permanent et rotor bobiné.

La question de notre lecteur

Elle a été posée suite à notre comparatif entre la MG 4 et la Renault Megane électrique, qui ont chacune un type de moteur électrique : aimant permanent pour la chinoise, rotor bobiné pour la française. La question de Frédéric est simple : « pouvez-vous expliquer quelle est la différence entre ces deux types de moteurs électriques ? ». Et on ajoute cette interrogation : y’en a-t-il un meilleur ?

La réponse d’Automobile-Propre

Chez les voitures électriques, on distingue deux grands types de moteurs (ou plutôt de machines électriques pour reprendre le véritable terme technique) : les machines synchrones et les asynchrones. Leur nom vient de la façon dont le rotor tourne en fonction du champ magnétique du stator. Dans la famille des machines synchrones, on distingue encore deux types bien différents : aimants permanents et rotor bobiné. Deux blocs qui nous intéressent aujourd’hui.

Les machines synchrones à aimants permanents (des aimants tels que nous les connaissons) sont de loin les plus répandues grâce à leur principe de fonctionnement et leur rendement énergétique, bien meilleur qu’avec une solution asynchrone par exemple, plus abordable mais moins efficiente lorsqu’elle tourne.  Ici, le courant qui circule dans le stator produit un champ magnétique, qui vient alors induire un champ sur les aimants présents dans le rotor. Ce phénomène met alors en mouvement le rotor, qui tourne au même régime que le courant magnétique.

Le moteur à rotor bobiné reprend exactement le même principe. A la différence près que le rotor est ici composé de bobines de cuivre qui, alimentées en courant, deviennent alors des électro-aimants. Le rotor bobiné a ainsi le même rôle qu’un rotor à aimants permanents, ce dernier tournant toujours au même régime que le champ du stator dans les deux cas.

En matière de fonctionnement donc, il n’y a pas de différence. Cependant, le rotor bobiné présente autant d’avantages que d’inconvénients, selon d’où l’on se place pour l’étudier. Il y a des avantages visibles, d’autres moins.

En premier lieu, indiquons que l’alimentation du rotor est plus énergivore à basse vitesse, mais que le courant peut être réduit sur autoroute pour limiter la consommation. Si le bobinage requiert une solide ingénierie, la solution serait plus abordable dans son ensemble. Et ce notamment grâce à l’absence d’aimants, aux matériaux de plus en plus chers. C’est là le véritable avantage de ce type de machines : en se passant d’aimants traditionnels, elles se passent de terres rares nécessaires à leur fabrication. Il s’agit ici d’un groupe de métaux qui n’ont de rares que le nom (on en trouverait autant que le cuivre utilisé pour les bobines par exemple), mais leur extraction et leur traitement sont connus pour être des activités extrêmement polluantes !

Aussi, notons que le bobinage du rotor peut être utilisé pour tirer un maximum de puissance de recharge en courant alternatif (sur bornes publiques ou à la maison), quand d’autres véhicules doivent avoir recours à un chargeur plus puissant. C’est pour cela que les premières Renault Zoé pouvaient accepter jusqu’à 43 kW avec leurs moteurs Continental. Mais ce n’est plus le cas, et Renault fait même payer au prix fort cet atout avec la Megane !

Mais tout n’est pas si beau avec un moteur à rotor bobiné. D’une part, la densité énergétique est plus faible, et cela nécessite une mise au point complexe pour proposer des caractéristiques similaires à celles d’une machine à aimants permanents. A ne pas confondre avec le rendement qui est similaire entre les deux technologies, bien que le rotor alimenté consomme de l’énergie. Et l’alimentation des bobines ne peut se faire que d’une seule manière : avec des balais. Ce sont les pièces qui permettent d’envoyer le courant au rotor. Comme pour toutes les pièces fixes en contact avec des pièces en mouvement, il y a de l’usure. La machine à rotor bobiné devra donc passer par la case entretien avant la machine à aimants. Mais elle pourrait aussi connaître des soucis de fiabilité en raison des poussières et débris produits par les balais. Bref, la longévité est mécaniquement plus compromise.

Il n’est pas évident d’évoquer les avantages ou inconvénients directs de telle ou telle solution mécanique. Notamment en matière de rendement et d’efficience, la partie visible de l’iceberg, autrement dit la consommation, qui est aussi sensible à d’autres facteurs (aérodynamique, poids, efficacités des périphériques, …). Il en va de même lorsqu’il s’agit de lister les économies financières qui peuvent être réalisées, puisque de nombreux autres paramètres, à la discrétion ou non du fabricant, peuvent rapidement faire voler en éclat le prix final.

En tout état de cause, les avantages énergétiques peuvent être nombreux avec un moteur à rotor bobiné (moins de consommation à haute vitesse, plus de régénération, …). Reste qu’aux yeux du client final, les bénéfices sont aux abonnées absents. Il faut ajouter 2 000 € sur la table pour obtenir la charge AC 22 kW avec la Megane (11 kW en série avec les MG 4 64 kWh), alors qu’il existe des pièces d’usure qui peuvent sacrifier la fiabilité.

Il n’a donc pour lui que le respect de l’environnement et une certaine indépendance face aux métaux stratégiques, l’autre nom donné aux terres rares. Evidement, chaque économie est bonne à prendre. Mais on ne peut pas affirmer que l’économie réalisée (un aimant serait composé à 23 % de terres rares, principalement du néodyme et du samarium) soit suffisante pour justifier l’insistance des constructeurs sur leurs communiqués. Surtout pas pour une technologie qui utilise du cuivre (même recyclable à l’infini), sans doute aussi rare que les terres rares. Bref, c’est comme vouloir faire un régime alimentaire en remplaçant le Coca par du Coca Zero…

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Avec cette nouvelle rubrique Timbre Vert, les journalistes d’Automobile-propre sont là pour répondre à vos questions sur l’électromobilité. Choix d’un véhicule, besoin d’un renseignement technique… Envoyez-nous vos interrogations en commentaire ci-dessous ou par mail à cette adresse : 

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