Tesla vient d'annoncer que la prochaine génération de moteurs à aimants permanents configurés sur ses véhicules électriques n'utilisera pas du tout de matériaux de terres rares !
Slogan de Tesla : Les aimants permanents aux terres rares sont complètement éliminés
est-ce réel ?
En effet, en 2018, 93 % des véhicules électriques dans le monde étaient équipés d'un groupe motopropulseur entraîné par un moteur à aimant permanent constitué de terres rares. En 2020, 77 % du marché mondial des véhicules électriques utilise des moteurs à aimants permanents. Les observateurs de l’industrie des véhicules électriques estiment que, étant donné que la Chine est devenue l’un des plus grands marchés de véhicules électriques et qu’elle contrôle largement l’approvisionnement en terres rares, il est peu probable que la Chine abandonne les machines à aimants permanents. Mais quelle est la situation de Tesla et qu’en pense-t-elle ? En 2018, Tesla a utilisé pour la première fois un moteur synchrone à aimant permanent intégré dans le modèle 3, tout en conservant le moteur à induction sur l'essieu avant. Actuellement, Tesla utilise deux types de moteurs dans ses véhicules électriques modèles S et X : l’un est un moteur à aimant permanent aux terres rares et l’autre est un moteur à induction. Les moteurs à induction peuvent fournir plus de puissance, et les moteurs à induction à aimants permanents sont plus efficaces et peuvent améliorer l'autonomie de 10 %.
L'origine du moteur à aimant permanent En parlant de cela, nous devons mentionner comment le moteur à aimant permanent aux terres rares est né. Tout le monde sait que le magnétisme génère de l'électricité et que l'électricité génère du magnétisme, et que la génération d'un moteur est indissociable d'un champ magnétique. Il existe donc deux manières de fournir un champ magnétique : l’excitation et l’aimant permanent. Les moteurs à courant continu, les moteurs synchrones et de nombreux moteurs spéciaux miniatures nécessitent tous un champ magnétique à courant continu. La méthode traditionnelle consiste à utiliser une bobine sous tension (appelée pôle magnétique) avec un noyau de fer pour obtenir un champ magnétique, mais le plus grand inconvénient de cette méthode est que le courant entraîne une perte d'énergie dans la résistance de la bobine (génération de chaleur), réduisant ainsi l'efficacité du moteur et l'augmentation des coûts d'exploitation. À cette époque, pensaient les gens : s’il existe un champ magnétique permanent et que l’électricité n’est plus utilisée pour générer du magnétisme, alors l’indice économique du moteur sera amélioré. Ainsi, vers les années 1980, une variété de matériaux à aimants permanents sont apparus, qui ont ensuite été appliqués aux moteurs, fabriquant ainsi des moteurs à aimants permanents.
Le moteur à aimant permanent aux terres rares prend la tête Alors, quels matériaux peuvent fabriquer des aimants permanents ? De nombreux internautes pensent qu’il n’existe qu’un seul type de matériel. En fait, il existe quatre principaux types d'aimants pouvant générer un champ magnétique permanent, à savoir : la céramique (ferrite), l'aluminium nickel cobalt (AlNiCo), le samarium cobalt (SmCo) et le néodyme fer bore (NdFeB). Des alliages spéciaux d'aimants en néodyme, notamment le terbium et le dysprosium, ont été développés avec des températures de Curie plus élevées, leur permettant de résister à des températures plus élevées allant jusqu'à 200°C.
Avant les années 1980, les matériaux à aimants permanents étaient principalement des aimants permanents en ferrite et des aimants permanents en alnico, mais la rémanence de ces matériaux n'est pas très forte, donc le champ magnétique généré est relativement faible. De plus, la force coercitive de ces deux types d’aimants permanents est faible et, une fois qu’ils rencontrent un champ magnétique externe, ils sont facilement affectés et démagnétisés, ce qui limite le développement de moteurs à aimants permanents. Parlons des aimants de terres rares. En fait, les aimants aux terres rares sont divisés en deux types d’aimants permanents : les terres rares légères et les terres rares lourdes. Les réserves mondiales de terres rares sont constituées d’environ 85 % de terres rares légères et 15 % de terres rares lourdes. Ce dernier propose des aimants résistant aux hautes températures adaptés à de nombreuses applications automobiles. Après les années 1980, un aimant permanent NdFeB en matériau à aimant permanent de terres rares haute performance est apparu. De tels matériaux ont une rémanence plus élevée, ainsi qu'une coercitivité et une production d'énergie plus élevées, mais des températures de Curie généralement plus basses que les alternatives. Le moteur à aimant permanent aux terres rares qui en est composé présente de nombreux avantages, tels qu'un rendement élevé, pas de bobine d'excitation, il n'y a donc pas de perte d'énergie d'excitation ; la perméabilité magnétique relative est proche de celle de la machine à air, ce qui réduit l'inductance du moteur et améliore le facteur de puissance. C'est précisément en raison de la meilleure densité de puissance et de l'efficacité des moteurs à aimants permanents aux terres rares qu'il existe de nombreuses conceptions différentes de moteurs d'entraînement électriques, et les plus populaires sont les moteurs à aimants permanents aux terres rares. Tesla veut se débarrasser Dépendance aux terres rares chinoises ?
Tout le monde sait que la Chine fournit la grande majorité des ressources mondiales en terres rares. Les États-Unis ont également été témoins de cette situation ces dernières années. Ils ne veulent pas être contraints par la Chine dans leur approvisionnement en terres rares. Par conséquent, après l’entrée en fonction de Biden, il a tenté d’accroître sa participation à la chaîne d’approvisionnement des terres rares. C'est l'une des priorités de la proposition d'infrastructure de 2 000 milliards de dollars. MP Materials, qui a acheté une mine précédemment fermée en Californie en 2017, cherche à restaurer la chaîne d'approvisionnement américaine en terres rares, en mettant l'accent sur le néodyme et le praséodyme, et espère devenir le producteur le moins coûteux. Lynas a reçu un financement gouvernemental pour construire une usine de traitement des terres rares légères au Texas et a un autre contrat pour une installation de séparation des terres rares lourdes au Texas. Bien que les États-Unis aient fait de nombreux efforts, les acteurs de l'industrie estiment qu'à court terme, notamment en termes de coûts, la Chine conservera une position dominante dans l'approvisionnement en terres rares, et les États-Unis ne pourront pas du tout l'ébranler.
Peut-être que Tesla l’a vu et a envisagé d’utiliser des aimants permanents qui n’utilisent pas du tout de terres rares comme moteurs. Il s’agit d’une hypothèse audacieuse, ou d’une blague, que nous ne savons toujours pas. Si Tesla abandonne les moteurs à aimants permanents et revient aux moteurs à induction, cela ne semble pas être leur façon de faire. Et Tesla veut utiliser des moteurs à aimants permanents, et abandonne complètement les aimants permanents aux terres rares, il y a donc deux possibilités : l'une est d'avoir des résultats innovants sur les aimants permanents originaux en céramique (ferrite) et AlNiCo, la seconde est que les aimants permanents soient constitués de d'autres matériaux en alliage de terres rares peuvent également conserver le même effet que les aimants permanents de terres rares. Si ce ne sont pas ces deux-là, alors Tesla joue probablement avec des concepts. Da Vukovich, président d'Alliance LLC, a déclaré un jour qu'« en raison des caractéristiques des aimants aux terres rares, aucun autre matériau magnétique ne peut égaler leurs performances de haute résistance. On ne peut pas vraiment remplacer les aimants aux terres rares ».
Que Tesla joue avec des concepts ou veuille réellement se débarrasser de sa dépendance à l'égard de l'approvisionnement chinois en terres rares en termes de moteurs à aimants permanents, l'éditeur estime que les ressources en terres rares sont très précieuses et que nous devrions les développer de manière rationnelle et payer davantage. attention aux générations futures. Parallèlement, les chercheurs doivent intensifier leurs efforts de recherche. Ne disons pas si la formulation de Tesla est bonne ou non, au moins elle nous a donné quelques indices et inspirations.
