Moteur électrique : comment rédiger son cahier des charges acoustique
Cahier des charges acoustique : un outil incontournable
Un cahier des charges à appliquer sur une source de bruit comme un moteur électrique nécessite une analyse globale du besoin et du système en lui-même. Cette analyse est idéalement à prendre en compte rapidement dans le développement du produit. Bien que l’analyse de certaines voies de transmission ou de sous-systèmes puissent être négligés, l’objectif est de ne rien laisser de côté afin de ne pas occasionner une gêne acoustique pour l’utilisateur.
La rédaction d’un cahier des charges acoustique pour un moteur électrique dépend de plusieurs axes :
- Compréhension des attentes initiales: les besoins des clients ciblés, d’une cible concurrentielle ou d’une norme existante
- Détermination des voies de passage (transmissions vibratoires et aériennes du bruit) pour y appliquer des besoins sur les fonctions de transferts et détermination des exigences sur chacun des sous-systèmes en fonction des voies de passage (isolation de traversées, plots de filtration, raideur d’accueil, etc…)
- Application du cahier des charges: critères cibles appliqués directement pour chacun des organes du moteur (rotor, stator, électronique de puissance, et potentiellement réducteur)
L’adaptabilité sera votre alliée dans la rédaction du cahier des charges car le nombre de possibilités d’applications différentes du moteur électrique est presque infini.
1. Détermination du besoin initial
Le besoin initial lié à la création d’un cahier des charges peut être varié. Le plus simple est sans doute l’adaptation à une norme ou à un cahier des charges déjà imposé. Cependant, quand le besoin est à déterminer, la tâche devient plus ardue et plusieurs questions se posent.
Tout d’abord, il s’agit de déterminer le profil de l’utilisateur ciblé. Quelle est la gamme du produit en question ? Quel est le type de public visé ? En effet, l’audition des fréquences aigues décroissant avec l’âge, les problématiques liées à l’électronique de puissance peuvent être sévérisées si le public visé est jeune.
Ensuite, il convient de caractériser l’environnement d’utilisation. Quel est l’environnement entourant le client ? Est-ce une rue bruyante (ex : vélo à assistance électrique), un jardin (ex : tondeuse), un véhicule (ex : bateau, avion, train, automobile) ?
Ces deux paramètres sont à prendre en compte : l’environnement pour avoir le niveau auquel le bruit du moteur doit s’adapter et le client ciblé pour déterminer l’émergence des bruits de moteur acceptable par rapport au bruit de l’environnement.
À travers la définition du cahier des charges pour le moteur électrique, un cahier des charges s’applique aussi concernant le point d’écoute du client.
2. Voies de passage et exigences sur sous-systèmes
Une fois le besoin initial défini, il est nécessaire de bien prendre en compte les voies de passage. Le moteur produit-il seulement du bruit qui se transmet dans l’air ? Ou des vibrations venant du moteur se transmettent-elles jusqu’à certaines parties du produit qui ensuite, rayonnent du bruit ?
Il y a en effet très habituellement deux types de transmissions de bruit : la transmission aérienne et la transmission solidienne. La première des transmissions citées se traite via trois solutions : l’étanchéité, l’isolation et l’absorption. La deuxième se traite via l’amortissement et l’isolation de vibration, l’optimisation des fréquences de résonance, les raideurs à appliquer sur les sous-systèmes, etc…
L’analyse des voies de passage permet de déterminer par quels sous-systèmes sont transmis le bruit et les vibrations. De nouveaux cahiers des charges sont alors à déterminer pour les sous-systèmes. Quelle est l’isolation à appliquer ? Quelles sont les iso-raideurs des plots de filtration ? À quelles fréquences se trouvent les résonances des sous-systèmes ?
Pour chaque type de transmission, il peut exister plusieurs voies de passage qui sont toutes à prendre en compte. Certaines voies de passage transmettent plus de bruit (ou vibrations) tandis que d’autres sont négligeables. Pour cela, une analyse des voies de passage ou TPA (transfert path analysis) s’avère généralement décisive dans le choix des voies à traiter en priorité.
Pour aider à simplifier ce travail, des hypothèses sont potentiellement à prendre en compte en fonction des fréquences du bruit produit et du type de milieu. En effet, en basses fréquences, la transmission solidienne est généralement à prioriser. Tandis qu’en hautes fréquences, c’est plutôt la transmission aérienne qui prend le pas.
3. Cahier des charges du moteur et ses différents organes
Enfin, il est désormais possible d’appliquer un cahier des charges directement sur le moteur ou les différents organes l’avoisinant (électronique de puissance, réducteur etc..). Un cahier des charges doit être rédigé pour les deux types de mesures : vibratoires et acoustiques dont les origines seraient susceptibles de générer le plus de bruit.
Certaines émergences acoustiques apparaissent. En premier lieu, elles sont généralement liées au balourd, au stator, à la descente et au pont du réducteur. En deuxième lieu, il est important de prendre en compte celles générées par le rotor et l’électronique de puissance.
Il y a une légère nuance à prendre en compte. Les cahiers des charges des deux catégories de sous-systèmes (performance de la transmission et bruit de la source) sont liés et sont ajustables. Par exemple, quand on parle de l’isolation d’un moteur, plus l’isolation du tablier est forte, moins le cahier des charges sera sévère sur le moteur. Cela laisse donc un peu de marge pour la réalisation de cahiers des charges.
Cependant, dans la vie d’un projet, des limites peuvent fixer la performance de l’une des deux catégories de sous-systèmes comme par exemple une limite technique sur le bruit généré par le moteur, ou l’espace alloué à l’isolation ou encore les pièces réutilisées venant d’un autre projet. Il devient donc nécessaire de s’adapter à cette contrainte, pour ensuite déterminer la performance de l’autre sous-système.
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