Invention de moteur électrique sans aimant démontrée au japon, un pas vers de nouveaux matériaux sensibles

Des chercheurs japonais ont révolutionné la conception des moteurs électriques en démontrant qu'il est possible de les fabriquer sans aimant. Dans une étude publiée dans Nature Communications Engineering, l'équipe dirigée par Ryo Nishimura et Shota Tsukamoto présente un prototype qui utilise un fluide ferroélectrique et une force électrostatique pour produire un mouvement rotatif.

Un principe différent pour convertir l'énergie électrique en mouvement

Depuis plus d'un siècle, les moteurs électriques ont été souvent associés aux imanes, aux bobines de cuivre et aux champs magnétiques. Mais ces chercheurs ont démontré que ce n'est pas la seule façon possible de fonctionner. Leur invention utilise un fluide ferroélectrique qui multiplie la force électrostatique générée par un champ électrique modéré.

Ce fluide, découvert en 2017, est un cristal liquide nematique appelé DIO/DIO-CN. Il présente une constante diélectrique plusieurs milliers de fois supérieure à celle des matériaux courants, ainsi qu'une densité de polarisation beaucoup plus élevée. Lorsqu'il est placé entre deux électrodes et soumis à un champ électrique, il génère des pressions macroscopiques importantes avec des tensions de l'ordre de 20-80 volts, contre plusieurs milliers de volts nécessaires avec des matériaux conventionnels.

Le prototype développé par l'équipe se compose d'un stator rempli de ce fluide ferroélectrique et d'un rotor en plastique imprimé en 3D. Alors que les moteurs classiques utilisent des bobines de cuivre tournant dans un champ magnétique, ce nouveau moteur fonctionne en utilisant la force électrostatique pour pousser le rotor léger.

Les résultats sont prometteurs, même si le prototype n'est pas encore très performant. Le rotor tourne actuellement à environ 40 tours par minute, mais les chercheurs estiment qu'en améliorant les propriétés du fluide et en utilisant des configurations à plusieurs phases et étages, on pourrait atteindre des vitesses de l'ordre de 1 000 tours par minute et augmenter la puissance de sortie.

Cette invention pourrait avoir un impact significatif sur l'industrie, en particulier pour les applications où la masse et la consommation d'énergie sont critiques, comme les robots, les drones et les véhicules électriques. Elle pourrait également permettre la création de nouveaux matériaux plus légers et plus résistants, avec des applications potentielles dans le domaine médical ou aéronautique.