Fonction de shunt magnétique d'un arbre dans un moteur

L'arbre rotatif est un élément structurel essentiel des moteurs, assurant la transmission directe de l'énergie mécanique. Dans la plupart des moteurs, il constitue également une partie importante du circuit magnétique, générant un effet de magnétisme résiduel. L'acier est le matériau le plus couramment utilisé pour les arbres de moteurs à fonction magnétique, notamment pour les grands moteurs à grande vitesse et les petits et moyens moteurs à induction. Lorsque le noyau du rotor est directement solidaire de l'arbre et que la fréquence d'induction du rotor est très basse, le flux magnétique du culasse pénètre profondément dans le rotor. L'effet de magnétisme résiduel sur l'arbre varie donc selon le moteur et son état.

Dans le calcul du circuit magnétique d'un moteur, l'arbre rotatif est souvent pris en compte, et certains principes de base sont définis en fonction du nombre de pôles et du matériau de l'arbre. L'arbre d'un moteur bipolaire présente un fort effet de shunt magnétique, principalement dû à l'adaptation entre le rotor et l'arbre, et au diamètre extérieur relativement faible du rotor. Le calcul du circuit magnétique prend en compte 1/6 (soit 1/3) du diamètre de l'arbre côté rotor. Pour les moteurs à 4 pôles et plus, 1/12 (soit 1/6 du diamètre) de l'arbre est inclus dans le calcul. Compte tenu de ce principe de participation au circuit magnétique selon le nombre de pôles, le choix du matériau de l'arbre d'un moteur bipolaire a un impact significatif sur ses performances. Par exemple, le remplacement direct de l'arbre ordinaire d'un moteur bipolaire par un arbre en acier inoxydable entraîne une forte augmentation du courant et des problèmes d'échauffement des enroulements dus à la saturation de la densité magnétique. En revanche, pour les autres moteurs multipolaires, compte tenu du rapport entre le diamètre de l'arbre moteur et celui du rotor, ainsi que des principes de conception du circuit magnétique, le remplacement de l'arbre ordinaire par un arbre en acier inoxydable n'a qu'un impact négligeable sur les performances du moteur.