Nowe materiały magnetyczne do silników elektrycznych

fot. SEW-Eurodrive

Zespół badawczy skupiony wokół projektu NANOPYME opracowuje nową generację magnesów trwałych, odchodząc od stosowania pierwiastków ziem rzadkich. Magnesy te powinny być szczególnie atrakcyjne dla pojazdów i maszyn elektrycznych.

Magnesy wykonane z metali ziem rzadkich są dużo silniejsze niż ich ferrytowe odpowiedniki, co przekłada się na dużo większą sprawność mniejszych silników. Są jednak droższe, a większość złóż znajduje się w krajach rozwijających się. Obecnie UE zmaga się z silną konkurencją ze strony Chin, które nie tylko eksportują surowce, ale zaczęły opracowywać własne urządzenia.

W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Nanocrystalline permanent magnets based on hybrid metal-ferrites" (NANOPYME) naukowcy poprawiają właściwości magnetyczne ferrytów poprzez syntezę nowych hybrydowych nanokompozytów opartych na metalach oraz tlenkach metalowo-ferrytowych. Uczestnicy projektu NANOPYME łączą uzupełniające się właściwości magnetyczne obu materiałów, aby uzyskać silniejsze magnesy. W projekcie NANOPYME biorą udział badacze z instytucji naukowych z Hiszpanii, Norwegii, Włoch, Danii, Słowenii i Niemiec.

Nowe magnesy nie będą wrażliwe na działanie powietrza, w przeciwieństwie do magnesów opartych na pierwiastkach ziem rzadkich, które trzeba powlekać w celu ochrony przed utlenianiem.

Konkurencyjność, bezpieczeństwo, możliwość recyklingu i ekologiczna produkcja będą stanowić ważne aspekty, umożliwiające zwiększenie skali produkcji i wprowadzenie magnesów z laboratorium na rynek.

Aby sprawdzić potencjał nowych materiałów magnetycznych, badacze zaprojektują i przetestują pełnoskalowy prototyp silnika do roweru elektrycznego. Rower ten posiada podobne wymagania co prądnice turbin wiatrowych o napędzie bezpośrednim. W projekcie zostanie opracowany także protokół umożliwiający adaptację infrastruktury i procedur stosowanych w istniejących liniach produkcyjnych do wytwarzania magnesów ferrytowych przy minimalnych kosztach.

Za pomocą symulacji komputerowych naukowcy ustalili zależność między parametrami strukturalnymi i magnetycznymi nanokompozytów. Dzięki zastosowaniu szeregu różnych metod zsyntetyzowano nanocząsteczki kobaltowo-ferrytowe, które wykazały się niezwykłymi właściwościami mikrostrukturalnymi i magnetycznymi.

Innym osiągnięciem jest rozdrobnienie kompozytu strontowo-ferrytowego na drobny i jednorodny proszek do zastosowania w magnesach. W projekcie NANOPYME opracowano nowy proces umożliwiający odzyskiwanie i poprawę pierwotnych właściwości magnetycznych proszku strontowo-ferrytowego.

Dzięki projektowi NANOPYME Europa będzie mogła lepiej wykorzystać swoje zasoby i zająć wiodącą pozycję w produkcji magnesów trwałych niezawierających pierwiastków ziem rzadkich. Przyjazne dla środowiska metody przetwarzania opracowane w projekcie NANOPYME przyczynią się do znaczącego ograniczenia wpływu produkcji magnesów trwałych na środowisko.

Źródło: cordis.europa.eu