Un nouvel alliage magnétique pour des moteurs électriques plus performants
Les chercheurs d'Ames Laboratory (Iowa, usa) ont mis au point un nouvel aimant permanent haute performance répondant aux contraintes des constructeurs automobiles et notamment un très bon rendement à des températures élevées ( plus de 200° celcius). Ce projet fait parti du programme de recherche du DOE ( Department of Research) : Vehicule Technologies Program, dont l'objectif est d'apporter des technologies plus respectueuses de l'environnement et moins dépendantes du pétrole.
Selon Ivon Anderson, d'Ames Laboratory, les futures véhicules propres seront propulsés par des moteurs tout électriques, à pile à combustibles et hybrides. « Tous ces moteurs ont un point commun, ils utilisent à un niveau ou un autre un moteur électrique », « Il est donc essentiel qu'ils puissent être produit de manière économique, avec un cahier des charges qui réponde à la demande des constructeurs automobiles. Ces derniers ont par ailleurs défini un certain nombre de paramètres qu'ils souhaiteraient retrouver dans des moteurs électriques »
L'un des paramètres auquel s'est interessé Ivon Anderson et son équipe est celui de la nécessité de bon fonctionnement du moteur à des températeurs avoisinant les 200° Celcius. Selon lui, le composant magnétique le plus adapté est le neodynium-iron-boron basé sur une structure cristal 2-14-1 (Nd2Fe14B)
« La plupart des aimants perdent leur énergie magnétique à des niveaux de températures modestes , pour la plupart, ils perdent plus de la moitié de leur énergie à des températures comprises entre 100 et 125° celcius. » L'objectif de Ames Laboratory a donc été de développé un aimant permanent à base d'un alliage permettant une restitution énergétique maximum à un degré de température avoisinant les 200°C. L'équipe a développé un alliage combinant du neodymium, yttrium, dysprosium. Cet alliage a été possible parce que chacun de ces matériaux respectait la forme cristal 2-14-1. Selon Anderson, « Associé, ils résistent mieux à la dégradation énergétique dut à l'augmentation de chaleur, et ceci grâce à l'influence du yttrium et du dysprosium. »
Une fois la composition de l'alliage optimisée, l'équipe se penchera sur la forme sous lequel il sera conditionné pour être livré aux constructeurs automobiles. Actuellement, les aimants utilisés dans les véhicules électriques sont montés à la main. Pour des petites séries (50.000 véhicules), le procédé est convenable, il se révèle en revanche inadapté pour une production industrielle de plusieurs millions de véhicules.
Les constructeurs automobiles sont habitués à réaliser leurs pièces à partir de moulages par injection, l'équipe réfléchie donc sur une forme de poudre de l'alliage qui pourrait être injecté pour être formé.
Selon Anderson, « l'état de leur recherche révèle des propriétés intéressantes, d'une part l'alliage présente des caractéristique magnétiques optimales, même à des fortes températures, la poudre sous laquel il est conditionné peut être thermoformé à une température de 75°C (contre 175°C pour des poudres tradtionnelles), de plus, l'utilisation du gaz Argon plutôt que de l'hélium permet de réduire significativement le procédé d'élaboration. ». « Nous pensons avoir réalisé achevé une étape déterminante en vue d'une commercialisation » a-t-il ajouté.
Ames Laboratoty effectue des recherches sous la direction du Département Energétique Américain (DOE). Le laboratoire effectue des recherches d'intérêt général incluant l'énergie, l'environnement, la vitesse...
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