MAXIMA : concevoir le moteur électrique le plus vert possible

Quelles avancées a obtenu MAXIMA ces derniers mois ?

Nous sommes en phase finale de conception d’un moteur électrique afin d’atteindre les performances pour des véhicules automobiles. Nous avons comparé différentes structures pour trouver la solution respectant les performances en termes de vitesse, couple, efficacité énergétique et ayant un faible impact environnemental.
On l’évalue au travers de deux indicateurs : l’influence sur le réchauffement climatique et sur l’appauvrissement des ressources. Ces indicateurs nous aident à prendre des décisions sur nos choix technologiques.
Les résultats ne sont pas entièrement consolidés pour le moment. Nous effectuons actuellement une comparaison avec un moteur du marché.

Qui est impliqué dans ce projet ?

Côté Arts et Métiers, il y a trois laboratoires impliqués. Le L2EP qui contribue beaucoup sur la partie génie électrique et jumeaux numériques, le MSMP sur la partie conception/fabrication, procédés et l’i2M sur toute la partie analyse du cycle de vie, en particulier dans la phase de recyclage du moteur. Côté partenariat, nous travaillons avec 10 partenaires de six pays européens qui ont chacun leur expertise (voir ci-dessous).

Quelles sont les étapes importantes dans la fabrication d’un moteur ?

Il y a la phase de fabrication, la phase d’utilisation et la phase de fin de vie du moteur qui est liée à son recyclage ou sa réutilisation. Il s’avère que la phase d’utilisation du moteur a un fort impact environnemental, en particulier lié à son efficacité énergétique, c’est-à-dire au rapport entre l’énergie électrique absorbée qui est convertie en énergie mécanique. Malheureusement, la physique fait qu’entre les deux, il y a des pertes qu’il faut réduire. Par exemple, nous développons des jumeaux numériques dans le cadre du projet afin de contrôler le moteur de manière à optimiser son efficacité énergétique.

Quelles autres méthodes utilisez-vous ?

Nous analysons le cycle de vie du moteur. Une dimension importante dans le cadre de MAXIMA, c’est le recyclage des matériaux et en particulier le recyclage des aimants permanents. Car pour fabriquer des aimants dans une machine électrique, on utilise des terres rares dites « lourdes ». Ces matériaux sont critiques au sens où ils coûtent cher et leur approvisionnement est compliqué. L’idée est de mettre en place dès la phase de conception, des moyens qui permettent d’une part de limiter l’utilisation de terres rares lourdes et d’autre part d’extraire facilement les aimants de la machine de manière à les recycler. Cela contribue à amoindrir l’appauvrissement des ressources.
Le design du prototype devrait être terminé en début d’année 2025, puis nous passerons en phase de fabrication.

MAXIMA (Modular AXIal flux Motor for Automotive) est un projet de mobilité verte, d’une durée de quatre ans ayant pour but de développer un moteur synchrone à flux axial performant, en levant les freins techniques et financiers liés à sa production.
L’objectif est de suivre la réglementation de l’Europe qui a fixé à 2035 la fin de production des moteurs thermiques dans les voitures neuves. Pour ce faire, les partenaires travaillent à l’atteinte d’une production qui doit limiter l’utilisation de terres rares et étudier l’impact environnemental de la fabrication des moteurs via des méthodes d’analyse de cycle de vie.
Ce projet fait partie du programme Horizon Europe et rassemble un consortium de six pays européens, dont des équipes de recherche et des entreprises du secteur industriel : la Suède, l’Allemagne, la Belgique, la France, l’Espagne, et la Roumanie.

Les partenaires européens de MAXIMA et leurs expertises

Industriels

• ArcelorMittal / OCAS (Belgique) : production de tôles ferromagnétiques
• Stellantis (France) : Cahiers des charges et intégration dans le véhicule
• Höganäs AB (Suède) : production de matériaux magnétiques composites
• MIMplus (Allemagne) : production et recyclage des aimants permanents
• 4Multiphysics (Roumanie) : conception du moteur
• Emotors (France) : conception du moteur et de son process de fabrication

Académiques

• Arts et Métiers (France) : coordination, cycle de vie des matériaux, fabrication, procédés, jumeaux numériques
• Université de Lille (France) : jumeaux numériques, matériaux magnétiques
• Université Polytechnique de Catalogne (Espagne) : alimentation et commande du moteur, refroidissement, jumeaux numériques
• Fundación Universidad Empresa Gallega (Espagne) : communication et dissémination du projet
• Université technique de Cluj-Napoca (Roumanie) : conception du moteur
• EVERGi, Vrije Université de Bruxelles (Belgique) : analyse du cycle de vie

Deux événements de MAXIMA : le conseil consultatif du 18 septembre 2024 sur le campus de Paris et la revue des 18 mois du projet le jeudi 10 octobre 2024 à Bruxelles.