En 2021, le groupe Mercedes acquiert la société britannique Yasa, spécialiste de la fabrication de moteurs électriques avancés à flux axial. Ces unités innovantes ont été mises en œuvre dans des véhicules hybrides rechargeables tels que les Lamborghini Revuelto et Temerario. La technologie à flux axial se distingue des moteurs radiaux traditionnels (les plus répandus sur le marché) car le champ magnétique est généré parallèlement à l’axe de rotation, et non perpendiculairement.
Cette configuration facilite une conception plus robuste et compacte, ce qui donne lieu à des moteurs nettement plus légers et plus économes en énergie. Ces moteurs maximisent l’efficacité des enroulements, ce qui permet non seulement une réduction significative du poids et des dimensions, mais leur donne également la capacité de générer jusqu’à quatre fois plus de couple avec une production de chaleur inférieure. Un avantage supplémentaire est que l’énergie est transférée directement de la bobine à l’enveloppe extérieure, minimisant ainsi le besoin de métaux coûteux et réduisant les coûts de fabrication.
Le moteur de 12,7 kg et 1 000 CV qui éliminera l’essence
Le dilemme technique du véhicule électrique repose en grande partie sur le rapport entre poids et puissance. Dans ce domaine, la société britannique YASA, filiale de Mercedes-Benz, a franchi une étape importante qui redéfinit ce qui est considéré comme un moteur électrique haute performance.
Le nouveau prototype de moteur à flux axial de YASA a atteint une densité de puissance de 80 HP/kg. Exprimée en unités techniques standards, cette performance équivaut à 59 kW/kg.4 Ce petit moteur, pesant seulement 12,7 kg, est capable de générer une puissance momentanée maximale de 750 kW, ce qui se traduit par plus de 1 000 ch.
Ce chiffre brise non seulement le précédent record, également détenu par YASA, mais triple la densité de performances des meilleurs moteurs à flux radial actuellement disponibles sur le marché. Ce bond technologique, qui représente une augmentation de 40 % par rapport au précédent record de l’entreprise, démontre que l’innovation avance à un rythme vertigineux, dépassant même les simulations les plus optimistes des ingénieurs.
L’avantage technologique du flux axial
La grande majorité des véhicules électriques en circulation sont basés sur des moteurs à flux radial (RF), où le champ magnétique tourne perpendiculairement à l’axe. YASA, quant à lui, a concentré son développement sur la technologie à flux axial (AF), également connue sous le nom de moteurs « crêpes » en raison de leur forme plate et compacte.
Les moteurs à flux axial offrent plusieurs avantages cruciaux pour les véhicules électriques hautes performances : ils sont nettement plus légers, 50 % plus compacts et peuvent générer jusqu’à quatre fois plus de couple et deux fois la densité de puissance que les moteurs radiaux conventionnels.
Cette compacité est essentielle car elle offre aux concepteurs automobiles une plus grande flexibilité, permettant des architectures de véhicules avec plus d’espace dans l’habitacle ou le coffre, ou simplement en réduisant la masse globale du groupe motopropulseur, améliorant ainsi l’autonomie et la dynamique de conduite.
Armure segmentée
La clé pour atteindre 80 CV/kg réside dans l’architecture brevetée de YASA : l’armature segmentée et sans étrier (Armature sans joug et segmentée).
Dans les moteurs conventionnels, le stator comprend un composant en fer appelé « joug », qui ajoute du poids et de la masse. La topologie YASA élimine cette culasse de stator, réduisant ainsi la masse de fer jusqu’à 80 %. Cette réduction drastique de la quantité de fer diminue les pertes magnétiques et le poids, libérant ainsi une puissance sans précédent dans un boîtier incroyablement petit.
La conception segmentée améliore non seulement les performances, mais facilite également les processus de production de masse et réduit les coûts des matériaux, en utilisant moins de cuivre, de fer et d’aimants permanents que leurs homologues radiaux.
Gestion continue de l’alimentation et de la chaleur
Dans l’ingénierie automobile de performance, la puissance maximale (ou crête) doit être complétée par la puissance continue que le moteur peut maintenir sans surchauffe. YASA se distingue sur cet aspect grâce à sa gestion thermique avancée.
Alors qu’un moteur radial typique perd jusqu’à la moitié de sa puissance maximale lorsqu’il fonctionne en continu en raison de limitations thermiques, le moteur à flux axial de YASA utilise un système de refroidissement d’huile direct à contact thermique élevé.
Les ingénieurs de l’entreprise estiment que la puissance continue du nouveau moteur restera comprise entre 350 kW et 400 kW (environ 469 à 536 ch). Cette remarquable capacité de performance soutenue garantit que le moteur est adapté aux applications rigoureuses de haute performance telles que la conduite sur piste.
Pour évaluer ce que cela signifie, ce tableau compare cette technologie à la densité de puissance existante :
| Métrique | Principaux moteurs radiaux (moyenne) | YASA AF (Enregistrement précédent) | YASA AF (Nouveau Record) |
|---|---|---|---|
| Technologie | Flux radial conventionnel | Flux axial YASA | Flux axial YASA |
| Poids | Supérieur | 13,1 kg (1) | 12,7 kg (2) |
| Puissance de pointe | N / A | 550 kW (738 ch) (1) | 750 kW (1 005 ch) (1) |
| Densité maximale (kW/kg) | ~20 kW/kg (Référence) | 42 kW/kg (1) | 59 kW/kg (3) |
| Densité maximale (CV/kg) | N / A | ~57 CV/kg | ~80 CV/kg (2) |
La plateforme AMG
L’acquisition de YASA par Mercedes-Benz en 2021 était une décision stratégique visant à assurer un leadership technologique à l’ère électrique. L’objectif est clair : mettre en œuvre cette technologie dans la prochaine génération de véhicules électriques hautes performances de Mercedes-AMG.
L’ultra-compacité du moteur, si petit qu’il « tient dans une valise », va redéfinir le design automobile. Dans des modèles tels que le Concept AMG GT XX, l’utilisation de plusieurs moteurs à flux axial YASA permet à Mercedes-AMG d’offrir une expérience de conduite inégalée, avec un couple et une densité de puissance auparavant impensables pour un groupe motopropulseur électrique.
Bien que le principal obstacle à la massification des moteurs à flux axial continue d’être l’optimisation des processus de fabrication, historiquement axés sur les moteurs radiaux, l’investissement et le soutien d’un constructeur de l’envergure de Mercedes-Benz suggèrent que ce défi d’industrialisation sera surmonté le plus tôt possible.
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