Le défluxage (field weakening) : aller plus vite que la tension ne le permet

Chaque moteur à aimants a une vitesse maximale « naturelle », fixée par la tension de la batterie. Le défluxage, souvent appelé de son nom anglais field weakening, permet de la dépasser sans changer de batterie ni de moteur. C'est un réglage puissant, apprécié en course, mais qui a un prix et des risques à connaître.

Pourquoi un moteur plafonne

Un moteur à aimants est aussi une dynamo : en tournant, il produit une tension, la force contre-électromotrice, proportionnelle à sa vitesse. Pour faire entrer du courant dans le moteur, le contrôleur doit lui appliquer une tension supérieure à celle qu'il produit.

Quand la vitesse augmente, la tension produite par le moteur se rapproche de celle de la batterie. Le contrôleur n'arrive plus à pousser du courant, donc du couple : la vitesse plafonne. Ce plafond se calcule à partir de la constante de vitesse du moteur, le Kv, et de la tension de la batterie. Voir notre guide sur le Kv, le Kt et les pôles.

Le principe du défluxage

En commande vectorielle, le courant du moteur se décompose en deux parties : le courant q, qui produit le couple, et le courant d, aligné avec les aimants. Normalement, le courant d est gardé à zéro.

Pour défluxer, le contrôleur injecte un courant d négatif. Il crée un champ opposé à celui des aimants, ce qui réduit la tension que le moteur produit à vitesse égale. Le contrôleur peut de nouveau faire entrer du courant q, donc du couple, et le moteur dépasse son ancien plafond.

Le terme est trompeur : les aimants ne sont pas affaiblis. C'est leur effet vu des bobinages qui est compensé, tant que le courant d circule.

Ce que ça coûte

• Du courant sans couple : sur un moteur à aimants en surface, le courant d ne pousse pas. Il s'ajoute au courant total, donc à la chauffe du moteur et du contrôleur.
• Du rendement : à haute vitesse en défluxage, une part croissante de l'énergie part en chaleur. L'autonomie baisse.
• Une limite de courant partagée : le courant total du moteur reste plafonné. Plus on consacre de courant au défluxage, moins il en reste pour le couple.

Les moteurs à aimants intérieurs (IPM) supportent mieux le défluxage, parce que le courant d y participe aussi au couple. C'est l'une des raisons de leur succès dans l'automobile : voir notre guide moteurs IPM et SPM.

Le risque principal : la coupure à haute vitesse

En défluxage, le moteur tourne plus vite que sa vitesse naturelle : la tension qu'il produirait sans le courant d dépasse celle de la batterie. Si le contrôleur coupe brusquement (défaut, protection, perte d'alimentation), le courant d disparaît et cette tension apparaît d'un coup à ses bornes.

Le moteur se comporte alors comme une génératrice qui renvoie du courant vers la batterie à travers le pont du contrôleur, avec un freinage brutal possible et une tension qui peut dépasser ce que supportent les transistors ou la batterie. C'est pourquoi on garde de la marge en tension, et pourquoi le défluxage se règle prudemment.

Défluxage ou plus de tension ?

Pour aller plus vite, on a deux options : défluxer, ou augmenter la tension de la batterie. Plus de tension relève le plafond sans courant supplémentaire, donc sans chauffe ni perte de rendement, mais impose une batterie, un contrôleur et souvent un BMS compatibles. Le défluxage, lui, ne demande qu'un réglage, mais se paie en chaleur et en autonomie. Sur une machine de course, on combine souvent les deux. Pour les batteries, voir nos batteries de trottinette.