Dans les véhicules à énergies nouvelles, les aimants permanents NdFeB sont généralement installés sur le rotor d'un moteur synchrone à aimants permanents (PMSM). Lorsque le courant traverse l'enroulement du stator pour générer un champ magnétique rotatif, le champ magnétique inhérent à l'aimant permanent interagit avec lui, générant un couple qui entraîne le rotor en rotation ; c'est précisément ce processus physique qui se produit lorsque l'on appuie sur la « porte ». C'est pourquoi les aimants permanents en terres rares sont appelés le « cœur invisible » des véhicules à énergies nouvelles.

Aimants permanents en terres rares : le « roi des aimants » des moteurs modernes

L'histoire du développement des aimants permanents à base de terres rares peut être décrite comme une évolution de la science des matériaux. Des premiers aimants naturels aux aimants AlNiCo du début du XXe siècle, en passant par les aimants permanents en ferrite en 1947, l'homme n'a cessé de rechercher des propriétés magnétiques plus puissantes. La véritable révolution a eu lieu en 1983, avec l'apparition du matériau d'aimant permanent à base de terres rares de troisième génération, le néodyme fer bore (NdFeB).

Pourquoi le néodyme fer bore est-il surnommé le « roi des aimants permanents » ? Son produit énergétique magnétique est 10 à 15 fois supérieur à celui de la ferrite, 5 à 8 fois supérieur à celui des matériaux d'excitation électrique traditionnels, et se classe au deuxième rang après l'excitation supraconductrice. Ce matériau présente une rémanence et une coercivité extrêmement élevées, une forte capacité anti-démagnétisation et permet au moteur de générer un champ magnétique puissant dans un volume réduit.

Pourquoi est-il nécessaire de recourir à des véhicules à énergie nouvelle ?

Contrairement aux véhicules à carburant traditionnels, les véhicules à énergies nouvelles ont des exigences très strictes en matière de moteurs d'entraînement : puissance élevée, taille compacte, légèreté et rendement élevé. Les moteurs synchrones à aimants permanents en terres rares répondent parfaitement à ces exigences :

Roi de l'efficacité : l'efficacité peut atteindre jusqu'à 97 %, soit 6 % de plus que l'efficacité du moteur à induction utilisé par Tesla à ses débuts, ce qui se traduit directement par une autonomie de conduite plus longue.

Roi de la densité de puissance : petite taille, poids léger et densité de puissance bien supérieure aux autres types de moteurs, ce qui rend la disposition du véhicule plus flexible.

Contrôle précis : précision de régulation à grande vitesse, vitesse de réponse rapide et réponse de puissance fluide et immédiate.

En revanche, bien que les moteurs à induction à courant alternatif soient économiques et résistants aux températures élevées, leur densité de puissance est faible ; les moteurs à réluctance commutée sont économiques, mais génèrent un bruit et des vibrations élevés. En termes de performances globales, les moteurs synchrones à aimants permanents à terres rares constituent sans conteste la solution optimale pour les moteurs d'entraînement des véhicules à énergies nouvelles.

Selon les recherches, chaque véhicule à énergie nouvelle consomme en moyenne 2,5 kg de Aimant permanent NdFeB matériaux. Avec la croissance explosive des véhicules à énergies nouvelles :

En 2025, la demande mondiale d’aimants en terres rares pour les véhicules à énergie nouvelle devrait atteindre 30 000 tonnes.

Le taux de croissance composé de la demande d'aimants en terres rares de 2021 à 2025 est de plus de 35 %, et les véhicules à énergie nouvelle contribuent à environ 60 % de cette croissance.

Malgré leur petite taille, les aimants permanents en terres rares sont devenus une « vitamine industrielle » indispensable pour les véhicules à énergies nouvelles. Dans ce secteur, la concurrence s'est déplacée du niveau applicatif vers le niveau scientifique fondamental. Forte de ses atouts en matière de ressources en terres rares et de technologies de transformation, la Chine transforme cette ressource stratégique en un pivot pour définir le futur paradigme technologique automobile.