Ferrofluide dans un moteur de trottinette : refroidir par l'entrefer, avantages et limites

Le ferrofluide est un liquide magnétique que l'on dépose dans l'entrefer d'un moteur-roue, le mince espace entre les aimants et le stator. Retenu en place par les aimants, il remplace l'air à cet endroit et laisse passer la chaleur des bobinages vers la cloche beaucoup mieux que lui. C'est une façon de refroidir un moteur sans le percer. Elle a pourtant ses limites, et ne convient pas à toutes les machines. Voici comment elle fonctionne et quand l'envisager.

Le problème : une couche d'air entre deux pièces chaudes

Dans un moteur moyeu, la chaleur naît surtout dans les bobinages du stator, au centre. Pour sortir, elle doit traverser l'entrefer, puis la cloche et la jante, avant de rejoindre l'air extérieur. Or l'air est un mauvais conducteur de chaleur : cette fine couche, même très mince, agit comme un isolant. La chaleur s'accumule alors dans le stator, et le moteur monte en température lors des efforts répétés.

Les origines de cette chaleur, pertes dans le cuivre et dans le fer, sont détaillées dans notre guide pourquoi un moteur électrique chauffe. Ici, on s'intéresse au chemin qu'elle suit pour sortir.

Qu'est-ce qu'un ferrofluide ?

Un ferrofluide est un liquide, en général une huile, dans lequel flottent des particules magnétiques extrêmement fines, à l'échelle du nanomètre. Elles sont enrobées pour ne pas s'agglomérer et restent en suspension. Au repos, le liquide paraît noir et huileux ; près d'un aimant, il est attiré et se concentre là où le champ magnétique est le plus fort.

Ces fluides ont d'abord été utilisés dans l'industrie, par exemple pour faire des joints étanches autour d'arbres tournants ou pour refroidir certains haut-parleurs. Le monde du vélo et de la trottinette électrique les a repris pour les moteurs-roues.

Comment il refroidit le moteur

Dans un moteur moyeu, l'endroit où le champ magnétique est le plus fort est précisément l'entrefer, entre les aimants et les dents du stator. Une petite quantité de ferrofluide déposée dans le moteur s'y répartit d'elle-même et y reste, même quand la roue tourne.

Le liquide fait alors un pont entre le stator et les aimants collés sur la cloche. La chaleur des bobinages traverse ce pont bien plus facilement que la couche d'air d'origine, puis passe dans la cloche, qui est en contact avec l'air extérieur et la jante. Le moteur ne produit pas moins de chaleur, mais il l'évacue mieux : sa température monte moins vite lors des efforts, et les pointes de température sont réduites.

Point important : le ferrofluide ne fait que déplacer la chaleur vers la cloche. Si la cloche elle-même est déjà chaude, par exemple après un long effort sans vent ou dans un carénage fermé, le gain diminue.

Les limites et les inconvénients

Un léger frottement à haute vitesse

Le liquide se trouve entre une partie fixe et une partie qui tourne. Il crée donc un frottement visqueux, comme une huile épaisse. Ce frottement augmente avec la vitesse de rotation : il est négligeable à basse vitesse et devient plus sensible à haute vitesse, où il consomme une petite part de la puissance.

Un fluide qui vieillit

Avec la chaleur et le temps, l'huile porteuse peut s'évaporer ou se dégrader, et le fluide perdre ses qualités. Il faut alors en remettre, ou nettoyer et refaire le remplissage. La durée de vie dépend du produit et de l'usage ; seul son fabricant peut l'indiquer.

La propreté

Ouvrir un moteur qui contient du ferrofluide est salissant : le liquide noir se répand sur les aimants, le stator et les mains. Les particules métalliques ou la poussière qui entrent dans le moteur se retrouvent piégées dans le fluide. C'est à prendre en compte si l'on intervient souvent sur ses moteurs.

La bonne quantité

Trop peu de fluide laisse des zones d'air dans l'entrefer ; trop de fluide augmente le frottement et peut finir par se répandre hors de l'entrefer. La quantité dépend du moteur et du produit : il faut suivre les indications du fabricant du fluide pour la taille du moteur concerné. Et le moteur doit être propre et sec avant le remplissage.

Ferrofluide ou ventilation ?

Les deux solutions visent le même but par des chemins opposés. La ventilation, comme notre ventilation pour moteurs en PETG à six pales, ouvre le moteur pour faire passer l'air directement sur les bobinages. Le ferrofluide garde le moteur fermé et améliore la conduction vers la cloche.

Nous ne vendons pas de ferrofluide. Sur nos moteurs MHS, MHT, XHS et XHT, la solution que nous proposons est la ventilation, pour un usage sur sec et sur circuit. Pour un usage quotidien par tous les temps, un moteur plus large, qui chauffe moins à effort égal, est souvent plus simple : voir notre guide sur les tailles de moteurs et celui sur la ventilation. L'ensemble de nos moteurs est présenté dans la catégorie moteurs de trottinette électrique.