Simulation du vieillissement de l’isolation moteur

Comment Armélio a remplacé des mois d’essais par une approche numérique fiable

Dans un contexte où les moteurs électriques sont de plus en plus sollicités — électrification industrielle, mobilité électrique, exigences de fiabilité — les phénomènes de vieillissement de l’isolation deviennent l’un des enjeux majeurs pour les équipes R&D. Défaillance prématurée, décharges partielles, comportements imprévisibles selon les procédés d’imprégnation… chaque paramètre peut compromettre la durée de vie d’un moteur.

Pour les ingénieurs moteurs et les responsables fiabilité, la capacité à prédire ces phénomènes sans passer par des mois d’essais de vieillissement constitue un avantage décisif. C’est précisément ce qu’Armélio a permis à un industriel : développer une méthode de simulation calibrée, capable de reproduire les mécanismes d’imprégnation, les contraintes électriques et les effets de fatigue.

Une problématique critique : comprendre le vieillissement sans multiplier les tests

Les essais d’imprégnation, de cyclage et de vieillissement thermique sont essentiels… mais extrêmement longs, coûteux et difficiles à généraliser. L’entreprise souhaitait donc :

• maîtriser les risques de vieillissement accéléré de l’isolation,
• limiter les campagnes de tests lourdes,
• s’appuyer sur une méthode de simulation prédictive fiable,
• et disposer d’un outil permettant de comparer plusieurs réglages process.

Les phénomènes à représenter restent complexes : comportement de la résine, capillarité, tension superficielle, gradients thermiques, champs électriques internes… autant d’éléments difficiles à observer expérimentalement mais accessibles via une modélisation robuste.

Objectif du projet : développer une méthode de simulation calibrée par des essais

Armélio a été missionné pour construire une approche numérique capable de reproduire fidèlement :
le process d’imprégnation trickling,

• les effets des paramètres de réglage (viscosité, température, débit),
• la formation de l’isolation,
• les zones susceptibles de générer des décharges partielles.

L’objectif : disposer d’une simulation suffisamment précise pour remplacer une partie des essais de vieillissement moteur et accélérer la validation.

Une démarche rigoureuse sur 5 mois

Le projet a commencé par une analyse fine du procédé d’imprégnation trickling et des paramètres qui influencent la qualité de l’isolation. Armélio a ensuite développé des modèles permettant de simuler l’écoulement de la résine, son comportement dans les encoches, ainsi que son interaction avec les surfaces du bobinage.
Une première phase a consisté à calibrer les résultats numériques avec des essais d’imprégnation réalisés par le client. Cela a permis de valider la cohérence des modèles, puis d’étendre l’analyse à différents scénarios.
Plusieurs familles de simulations ont été conduites :

• influence de la viscosité,
• comportement de la résine selon la température,
• effets de la méthode trickling sur la pénétration du vernis,
• formation de zones de vide ou d’accumulation.

Ces études ont rapidement permis d’identifier des tendances impossibles à observer directement en test.

Analyse électrique : anticipation des décharges partielles

Une fois le process d’imprégnation modélisé, l’attention s’est portée sur les champs électriques internes dans le stator. L’équipe a étudié les configurations susceptibles de conduire à l’apparition de décharges partielles, en s’appuyant notamment sur la courbe de Paschen, référence pour l’analyse des phénomènes de claquage.
Cette étape a permis de révéler des zones critiques, liées à la géométrie, aux micro-vides d’imprégnation ou à des écarts dans le process. Ces informations sont essentielles pour améliorer la fiabilité structurelle du moteur.

Simulation en fatigue : une alternative pertinente aux campagnes d’essais

Enfin, Armélio a démontré la pertinence d’une approche numérique en fatigue, permettant de simuler l’évolution du comportement de l’isolation sur des milliers de cycles de fonctionnement.

Cette simulation en fatigue a montré qu’il est possible de prédire l’endommagement progressif, sans reproduire physiquement l’intégralité des cycles — une avancée majeure pour la réduction du temps de qualification.

Les gains pour le client : une compréhension nouvelle du processus et des risques

Le projet a mis en lumière des phénomènes jusque-là difficilement mesurables expérimentalement, notamment :

• l’importance du phénomène de capillarité dans la pénétration du vernis,
• le rôle déterminant de la tension superficielle sur la qualité d’imprégnation,
• la sensibilité du procédé aux paramètres de réglage,
• des zones à risque pour la formation de décharges partielles.

Grâce à ces analyses, Armélio a formulé des préconisations concrètes permettant de réduire le risque de décharge partielle et d’améliorer la fiabilité des moteurs.
Pour l’industriel, les bénéfices sont immédiats :

• diminution du nombre d’essais de vieillissement,
• meilleure maîtrise du process d’imprégnation,
• réduction des défaillances liées à l’isolation,
• accélération de la qualification moteur.

Pourquoi les industriels font appel à Armélio pour leurs moteurs électriques

Armélio apporte un regard expert en simulation multiphysique, combinant thermique, électrique, matériaux, procédés et fatigue. Cette expertise permet :

• de réduire les campagnes d’essais longues et coûteuses,
• de sécuriser les choix de conception,
• d’améliorer la fiabilité des moteurs,
• et d’accompagner les équipes R&D dans leurs prises de décision.

Vous développez un moteur électrique ou travaillez sur des problématiques de fiabilité ?

Armélio accompagne les industriels pour réduire les essais, optimiser les procédés, améliorer la durabilité et anticiper les risques liés à l’isolation.
👉 Contactez-nous pour échanger sur votre problématique ou lancer une étude préliminaire.