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|Écrit de Louis Viratelle.
Remerciements à Mathis Archambaud pour sa contribution.
Publié le 26 août 2022.
|Écrit de Louis Viratelle.
Remerciements à Mathis Archambaud pour sa contribution.
Publié le 26 août 2022.
Dyson s’est fait une renommée pour ses produits, pensés de fond en comble pour maximiser leur rendement et leur expérience d’utilisation. Mais derrière la simplicité d’usage de leur gamme d’aspirateurs balais se cache une conception inédite face aux aspirateurs plus classiques, ceux au format traineau et à sac jetable.
Tout commence avec le moteur. L’entreprise utilise l’appellation de « moteur numérique » pour définir son convertisseur. Cette technologie est en fait une alternative aux moteurs à courant continu plus « traditionnels ». Ces moteurs reposent sur un principe maîtrisé depuis des siècles : l’utilisation d’un stator et d’un rotor. Le stator est la pièce fixe.
Elle est constituée de deux aimants de polarités opposées. Ce stator « englobe » le rotor, la pièce mobile. Le rotor est doté de balais qui permettent de conduire l’électricité. Lorsque le moteur est alimenté, un champ magnétique est créé et le rotor entre en rotation pour s’aligner vers le champ magnétique du stator qui l’attire. Une fois la position atteinte, le champ magnétique s’oppose et ainsi de suite, le rotor continue sa course vers la partie du stator qui l’attire. C’est de cette manière que l’énergie électrique est convertie en énergie mécanique.
Contrairement à ce principe, les « moteurs numériques » utilisés par Dyson sont dénués de balais. Le rotor n’a aucun contact physique avec le stator et c’est seulement un gros champ magnétique appliqué sur le stator et dont la polarité est alternée qui entraîne en rotation le rotor par le même principe d’attraction / répulsion magnétique.
Cette technologie également maîtrisée de longue date a été perfectionnée et intégrée sur mesure aux aspirateurs de la marque. Du fait de l’absence de contact entre les pièces fixes et mobiles, ces moteurs ont une durée de vie significativement améliorée, de l’ordre de plusieurs centaines d’heures supplémentaires. En outre, ces moteurs permettent d’atteindre un nombre de tours par minute très élevé, plus de 100 000 tours par minute.
La puissance d’aspiration est donc particulièrement accrue, malgré un moteur petit pour sa catégorie, d’une masse et consommation électrique limitée et qui évite l’utilisation de certaines terres rares. Le moteur est contrôlé par un système électronique qui module à haute fréquence les impulsions électriques qui alimentent le stator du moteur. En fonction de la pression, de l’actuelle vitesse de rotation ou encore de la température, un algorithme détermine la puissance de la prochaine impulsion pour maintenir le plus haut rendement.
Au-delà de la rotation en elle-même, les formes des composants de ces moteurs sont le résultat d’études aérodynamiques. L’idée est de mettre au maximum à profit la rotation du moteur via un système de compression optimisé pour déplacer le plus grand volume d’air à la vitesse la plus haute possible.
Mais tout ce travail sur l’aspiration n’aurait pas d’intérêt si le système de filtration limitait le passage de l’air au fur et à mesure que les poussières s’accumulaient.
D’un point de vue physique, la mécanique des fluides qui se cache derrière la filtration est fascinante !
La circulation d’air générée par le moteur entraîne l’aspiration de la poussière et saleté (1). Jusque-là, rien de plus normal ! Mais attendez, le tour de manège n’a pas commencé… L’air aspiré est orienté selon un angle précis pour obtenir une trajectoire de spirale et pour générer une force centrifuge (2). Les saletés les plus grosses sont éjectées de la trajectoire pour se retrouver au fond du bac de récolte par force gravitationnelle.
Les particules moins lourdes continuent leur voyage, passent au travers d’un filtre qui retient notamment le passage de cheveux ou de poils ainsi qu’une partie des particules (3). Les particules plus fines encore continuent leur trajet au sein de divers cyclones de plus petite taille (4, en l’occurrence un seul cyclone est illustré). À chaque fois, ces cyclones accroissent significativement la vitesse de circulation de l’air, donc l’aspiration mais aussi la force centrifuge pour dissocier l’air des saletés et particules. L’air atteindrait des pics de vitesse à plus de 900 km/h : bonjour le manège…
Au sein de ces cyclones, l’air tourbillonnant à très haute vitesse entraîne par force centrifuge les particules les plus fines au fond de la pièce conique dans laquelle elles sont emprisonnées. Enfin l’air purifié passe encore au travers de filtres ultras fins avant d’être libéré.
Ces quelques explications vous feront sûrement voir votre aspirateur d’un autre œil ! L’ensemble des principes mis en œuvre est bien plus complexe qu’un simple filtre au travers duquel l’air passe et les poussières comme les saletés sont retenues. Utiliser une telle trajectoire permet le bénéfice de plusieurs avantages.
Le premier est de désincruster l’air en profondeur des polluants qui la compose, afin qu’il soit plus propre encore une fois passé dans l’aspirateur. Le second est de maximiser les performances d’aspiration « simplement » en dirigeant précisément la trajectoire de l’air. Les performances d’aspiration du moteur sont décuplées par l’utilisation de cyclones qui accélèrent l’air durant son trajet, en plus d’éjecter une partie importante des saletés sans même utiliser de filtres.
Enfin, le troisième avantage est de décomposer méthodiquement les impuretés et saletés. Les filtres et cyclones permettent d’affiner au fur et à mesure du trajet le niveau de filtration. Ainsi les filtres les plus fins ne sont pas encombrés de grosses saletés qui réduiraient très rapidement les performances d’aspiration. Outre sa capacité d’aspiration, l’efficacité de cette dernière ne décroît pas dans le temps à condition que les filtres soient rincés à l’eau et à intervalles réguliers.
Nous pourrions décrire encore longuement les travaux de Dyson sur l’autonomie de ses batteries, le travail acoustique ou encore ergonomique. Mais gardons quelques-uns des secrets de réussite des aspirateurs balais de la marque britannique… peut être pour une seconde partie ?