Le moteur asynchrone, également connu sous le nom de moteur à induction, est un type de moteur électrique largement utilisé dans les applications industrielles et, de plus en plus, dans les véhicules électriques et hybrides. Ce moteur se distingue par sa simplicité de construction, sa robustesse et sa fiabilité. Pour comprendre le fonctionnement et les avantages du moteur asynchrone, il est essentiel de se familiariser avec les principes de base de l’électromagnétisme et les différences entre les moteurs synchrones et asynchrones.
Le moteur asynchrone est constitué de deux parties principales : le stator, qui est la partie fixe et externe du moteur, et le rotor, qui est la partie mobile située à l’intérieur du stator. Le stator est composé de bobines de cuivre ou d’aluminium enroulées autour d’un noyau en fer, tandis que le rotor peut être de deux types : à cage d’écureuil, constitué de barres en aluminium ou en cuivre courtes-circuitées aux extrémités, ou à bobinage, où des enroulements sont connectés entre eux de manière spécifique.
Le fonctionnement du moteur asynchrone repose sur la création d’un champ magnétique tournant, généré par le passage d’un courant alternatif (AC) dans les enroulements du stator. Ce champ magnétique induit un courant dans le rotor, qui crée à son tour un champ magnétique propre. L’interaction entre ces deux champs magnétiques provoque la rotation du rotor. Cependant, contrairement au moteur synchrone, la vitesse de rotation du rotor est légèrement inférieure à celle du champ magnétique tournant du stator. Cette différence de vitesse, appelée « glissement », est à l’origine du terme « asynchrone ».
L’un des principaux avantages du moteur asynchrone réside dans sa simplicité de construction et sa robustesse. En effet, le rotor à cage d’écureuil ne nécessite pas de balais ni de collecteur, comme c’est le cas pour les moteurs à courant continu (DC) ou les moteurs synchrones à excitation. Cela permet de réduire les coûts de fabrication et de maintenance et d’augmenter la durée de vie du moteur. De plus, le moteur asynchrone peut fonctionner à des vitesses variables, ce qui le rend particulièrement adapté à des applications nécessitant un contrôle précis de la vitesse, comme les véhicules électriques.
Le rendement du moteur asynchrone est également un point fort, puisqu’il peut atteindre des valeurs supérieures à 90 %, notamment grâce à l’absence de pertes mécaniques liées aux balais et au collecteur. Cependant, le rendement du moteur asynchrone dépend du glissement, qui varie en fonction de la charge appliquée et de la tension d’alimentation. Pour optimiser le rendement du moteur asynchrone, il est donc essentiel de contrôler précisément ces paramètres.
En matière de refroidissement, le moteur asynchrone présente également des avantages. En effet, la chaleur générée par les pertes électriques et mécaniques est principalement dissipée dans le stator, ce qui facilite le refroidissement par convection naturelle, par air forcé ou par circulation d’eau dans des chemises autour du stator. Le rotor, quant à lui, est refroidi par l’air circulant à l’intérieur du moteur.
Dans les véhicules électriques et hybrides, le moteur asynchrone est souvent couplé à un système de transmission à une vitesse, qui permet de transmettre la puissance du moteur aux roues sans recourir à une boîte de vitesses conventionnelle. Cette configuration simplifie encore davantage la chaîne de traction et contribue à améliorer l’efficacité globale du véhicule.