Moteur moyeu de trottinette : comment est fait un moteur-roue, pièce par pièce

Le moteur d'une trottinette électrique est presque toujours caché dans la roue : c'est un moteur moyeu, ou moteur-roue. Il n'a ni chaîne, ni courroie, ni réducteur. Sa particularité est d'être construit « à l'envers » : la partie qui porte les bobinages reste fixe, serrée sur l'axe, et c'est l'enveloppe extérieure, garnie d'aimants, qui tourne avec le pneu. Comprendre cette construction aide à choisir un moteur, à le monter correctement et à diagnostiquer un bruit ou une panne.

Un moteur à rotor extérieur

Dans un moteur électrique classique, comme celui d'une perceuse, la partie qui tourne est au centre et la partie fixe l'entoure. Le moteur moyeu inverse les rôles : on parle de moteur à rotor extérieur. Le stator est au centre, le rotor forme la coque qui l'entoure.

Cette architecture a deux avantages pour une trottinette. D'abord, le moteur fait directement tourner la roue : pas de pièce de transmission à entretenir, à régler ou à casser. Ensuite, les aimants sont placés sur un grand diamètre, ce qui donne un bras de levier important et beaucoup de couple dès l'arrêt, sans réducteur. C'est aussi pour cela que les moteurs moyeux ont un grand nombre de pôles, comme l'explique notre guide sur le Kv, le Kt et les pôles.

Le stator : le cœur fixe

Le stator est un empilement de fines tôles d'acier magnétique, découpées en forme d'étoile. Chaque branche de l'étoile s'appelle une dent ; autour de chaque dent est enroulé du fil de cuivre verni. Les dents sont reliées en trois groupes, les trois phases du moteur.

Le stator est emmanché et bloqué sur l'axe, lui-même serré dans les bras de la trottinette par des écrous. Il ne bouge donc jamais : c'est le champ magnétique créé par le courant dans ses bobinages qui « tourne », piloté par le contrôleur, et qui entraîne les aimants avec lui.

La façon dont ces bobinages sont faits (nombre de spires, grosseur du fil) décide du caractère du moteur : plutôt vitesse ou plutôt couple. C'est la différence entre nos versions High Speed et High Torque.

La cloche et ses aimants

La cloche est un tube d'acier ou d'aluminium fermé par deux flasques. Sur sa face intérieure sont collés des aimants permanents, en général au néodyme, alternativement nord et sud. Entre la surface des aimants et les dents du stator, il ne reste qu'un très faible espace d'air : l'entrefer. Plus il est fin et régulier, plus le moteur est efficace, mais plus la fabrication doit être précise.

Les aimants travaillent sous forte contrainte : ils sont attirés par le stator, secoués par les chocs de la route et chauffés par le moteur. Un aimant qui se décolle frotte dans l'entrefer et produit un bruit de raclement caractéristique ; il faut alors arrêter de rouler. La largeur de ces aimants sert d'ailleurs souvent à désigner le moteur : voir notre guide sur les tailles 60, 70, 75, 80.

Flasques, roulements et axe creux

Chaque côté de la cloche est fermé par un flasque, une sorte de couvercle vissé. Au centre de chaque flasque se trouve un roulement à billes qui tourne autour de l'axe. Ce sont ces deux roulements qui portent tout le poids du pilote et encaissent les chocs. Un roulement fatigué se repère à un grondement qui augmente avec la vitesse, ou à un jeu latéral de la roue.

L'axe est creux sur un côté, au moins : c'est par là que sortent tous les fils du moteur. Le passage est étroit, et c'est un point sensible. Le câble sort de l'axe juste à côté du bras, là où il subit les vibrations et les mouvements de la suspension. Un câble pincé, écrasé par une rondelle ou frotté contre un bord vif finit par se blesser, et provoque des à-coups ou des coupures.

Les méplats de l'axe, ces deux faces plates usinées à ses extrémités, l'empêchent de tourner dans les bras. Si les écrous sont mal serrés, le couple du moteur peut faire tourner l'axe, ce qui tord et arrache les fils : c'est une panne que l'on voit régulièrement à l'atelier.

Les fils qui sortent du moteur

Les trois phases

Ce sont les gros câbles, un par groupe de bobinages. Ils transportent tout le courant du moteur, souvent bien plus que celui qui sort de la batterie. Leur section dépend du moteur : nos moteurs des gammes MHS, MHT, XHS et XHT ont des phases de 10 mm², nos SHS60 et SHT60 des phases de 4 mm². Au bout, des connecteurs qui doivent être à la hauteur : sur ces gammes, ce sont des bullets AMASS de 8 mm. Un connecteur sous-dimensionné chauffe, noircit et finit par provoquer des coupures.

Les capteurs Hall

Un câble plus fin, souvent à cinq fils, relie trois petits capteurs placés entre les dents du stator. Ils détectent le passage des aimants et indiquent au contrôleur la position de la cloche, ce qui permet un démarrage franc et sans à-coup. Deux fils alimentent les capteurs, trois transmettent leurs signaux.

La sonde de température

Beaucoup de moteurs de performance intègrent une sonde noyée dans le bobinage. Reliée au contrôleur, elle lui permet de réduire la puissance avant que le moteur ne s'abîme. Les raisons de cet échauffement sont détaillées dans notre guide pourquoi un moteur électrique chauffe.

Jante intégrée ou demi-jantes

La jante est la pièce qui porte le pneu. Deux constructions existent :

• La jante intégrée fait partie de la cloche. C'est le cas de nos moteurs SHS60, SHT60, W50 et W60, à jante tubeless 6,5 pouces intégrée. Avantage : un ensemble simple et sans chambre à air. Inconvénient : on ne change pas la jante sans changer la cloche.
• Les demi-jantes sont deux moitiés boulonnées de part et d'autre de la cloche. On les sépare pour monter le pneu, ce qui évite de lutter avec un démonte-pneu. C'est le cas de nos MHS et MHT, livrés avec demi-jantes 6,5 pouces, et de nos XHS et XHT avec la jante aluminium CNC en option.

L'ensemble de nos moteurs est présenté dans la catégorie moteurs de trottinette électrique.