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Les matières premières critiques: Du nouveau pour les aimants permanents

Les projets VENUS, ROMEO et REFREEPERMAG explorent des matériaux qui peuvent remplacer les matières premières critiques dans les aimants permanents.

Nous clôturons aujourd'hui notre trio d'articles sur les efforts de l'UE visant à trouver des substituts aux matières premières critiques en portant notre attention sur le domaine des aimants permanents. Lors du troisième atelier stratégique du réseau d'innovation pour le remplacement des matières premières critiques organisé en février par CRM_INNONET, des représentants de trois projets financés par l'UE consacrés à cet aspect particulier du remplacement, VENUS, ROMEO, et REFREEPERMAG, ont présenté leurs activités et objectifs. VENUS Le Dr. Jon Madariaga de Tekniker en Espagne, coordinateur du projet VENUS, a démarré la session sur le remplacement dans le domaine des aimants permanents avec une attention sur le transport routier. Ces dernières années, grâce aux améliorations apportées aux technologies, les véhicules électriques (VE) purs sont devenus une solution de remplacement plus plausible aux voitures à essence. Toutefois, il reste encore d'importants défis à relever, notamment le fait que les voitures électriques les plus efficaces utilisent des aimants permanents composés de terres rares comme le néodyme (terre rare légère) et le dysprosium (terre rare lourde). 95 % de l'approvisionnement mondial de ces matériaux provient de Chine, et on constate une possibilité que le pays réduise de nouveau ses exportations comme il l'a fait en 2010. C'est pour cette raison que le projet VENUS cherche à concevoir des machines électriques dotées de moins de matériaux d'aimants permanents, avec des matériaux différents des terres rares ou simplement sans aimant. L'équipe a suivi deux voies de travail en parallèle: l'utilisation des moteurs à reluctance variable (MRV) ou l'utilisation de moteurs à réluctance synchrone à aimants permanents ((PM)SynRM). Comme l'expliquait le Dr Madariaga, VENUS s'articule autour de trois étapes, la conception, la fabrication et l'intégration dans une Azure Ford Transit Connect, suivie par des essais. D'excellents progrès ont déjà été réalisés en ce qui concerne la conception et le Dr. Madariaga espère que l'équipe commencera la fabrication du premier prototype en avril pour passer à son intégration au véhicule. ROMEO Le projet ROMEO, présenté par le coordinateur de projet, le professeur et Dr Spomenka Kobe du Jožef Stefan Institute en Slovénie, se concentre sur l'objectif de réduire au maximum la quantité de terre rare lourde nécessaire dans les aimants permanents pour le secteur des énergies renouvelables et de remplacer complètement les aimants permanents à terre rare par de nouveaux matériaux magnétiques. Les moteurs pour les véhicules électriques et les générateurs dans les moteurs éoliens, par exemple, requièrent des aimants hautement coercitifs pour fonctionner à des températures supérieures à 100 degrés et pour résister au champ démagnétisant inverse. À l'instar des aimants utilisés dans les VE, ces aimants sont composés de néodyme et de dysprosium. Comme le fait remarquer le professeur et Dr Spomenka Kobe, ROMEO a commencé avec deux objectifs principaux, à savoir le développement de plusieurs stratégies d'ingénierie microstructurelle innovantes qui amélioreront considérablement les propriétés des aimants (notamment leur coercivité) selon une nouvelle composition contenant beaucoup moins de matériaux de terre rare ou uniquement des éléments de terres rares légères; ainsi que le développement d'un aimant complètement dépourvu de matériaux de terres rares. Bien que le projet ne s'achève qu'à la fin de cette année, le premier objectif, qui permettra d'utiliser ces aimants à des températures supérieures à 100 degrés, a déjà été réalisé. L'exploitation des résultats de ROMEO se déroulera en deux phases: de l'idée au prototype, et du prototype à la commercialisation. REFREEPERMAG Pour clôturer la session sur les aimants permanents, le coordinateur du projet REFREEPERMAG, le Dr. Dimitris Niarchos du Centre national de recherche scientifique DEMOKRITOS en Grèce, a expliqué comment le projet est le premier à adopter une approche combinatoire au développement d'aimants permanents sans terres rares. Les aspects innovants du projet sont la modélisation combinatoire des alliages de fer-cobalt (très abondants et économiques); la synthèse combinatoire et la caractérisation et les techniques de compactage pour les aimants frittés. L'équipe du projet a suivi quatre différentes voies dans l'objectif du développement d'aimants permanents sans terres rares, et ses travaux ont déjà été reconnus avec le prix du meilleur projet en cours (Best on-going project) dans les Technologies industrielles et des matériaux du 7e PC. Enfin, le Dr. Niarchos espère que le projet entraînera le remplacement durable à long terme des matières premières critiques nécessaires pour la mise en place d'innovations dans les secteurs hautement technologiques des industries européennes. En offrant un remplacement fiable, le projet contribuera à développer des ressources dépourvues de terres rares pour les appareils des technologies de microdétection et d'affichage où le remplacement n'est pas possible, ainsi qu'à réduire les prix des matières premières de terres rares.

Pays

Grèce, Espagne, Slovénie

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