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Révolution du recyclage des aimants dans les moteurs électriques


​Un défi majeur de l'industrie consiste à réduire l'utilisation des terres rares tout en maintenant les performances de nos moteurs électriques. Or, les aimants que l'on trouve dans ces derniers sont difficilement accessibles et démontables pour pouvoir alimenter une filière de recyclage. Avec l'IFPEN, nous avons développé un moteur électrique éco-conçu, performant, et intégrant un design d'aimant facilitant leur récupération en fin de vie, le tout en seulement 12 mois.​

Publié le 16 octobre 2023

​Les moteurs électriques sont au cœur de la révolution de la mobilité durable, mais il existe un problème majeur : moins de 1 % des aimants en fin de vie sont actuellement recyclés. Leur collecte est particulièrement délicate du fait des formes traditionnelles des aimants qui imposent, le plus souvent, des solutions d'assemblage irréversibles dans les moteurs. Cependant, une solution innovante, économe en matières critiques et facilitant l'extraction des aimants est en train de changer la donne.

Pour simplifier le démantèlement, il est essentiel d'intégrer la contrainte de démontage dès la conception des aimants : des formes complexes ont été envisagées comme une solution idéale. Cependant, les procédés classiques ne permettent pas de produire ces géométries sans une perte importante de matière critique lors de l'usinage, ce qui est par ailleurs coûteux.

Le projet Melchior réalisé en collaboration avec IFPEN a permis de développer un moteur électrique éco-conçu représentatif des besoins du secteur automobile. La clé de cette innovation : la forme des aimants, qui permet un démontage et une récupération aisée, tout en améliorant les performances de la machine. Ce moteur affiche ainsi une puissance de 125 kW par kg d'aimant permanent, ce qui représente une économie de plus de 30 % par rapport à l'état de l'art.


Machine MELCHIOR présentée par IFPEN à SIA Powertrain 2023​


Pour y parvenir, nous développons le procédé PIM, pour Power Injection Molding, pour fabriquer directement les aimants à la forme. Les paramètres ont été optimisés pour obtenir la bonne microstructure, les bonnes propriétés magnétiques et pour pallier le problème de la contamination par le carbone propre à ce procédé. Les performances magnétiques des aimants ainsi obtenus sont comparables à celles des aimants produits par des procédés traditionnels.

En ce qui concerne l'impact environnemental, une Analyse de Cycle de Vie préliminaire a montré que plus la forme de l'aimant est complexe, plus les pertes de matière lors de l'usinage sont importantes avec les procédés traditionnels, donnant un avantage significatif au procédé PIM. Un gain supplémentaire de 35 % les émissions de CO2 nécessaires à la fabrication des aimants est attendu en s’appuyant sur le recyclage des aimants par une voie courte.

Le projet Melchior participe activement à la résolution du défi du recyclage des aimants dans les moteurs électriques. Grâce à une approche d'éco-conception et de procédés innovants, il promeut une mobilité durable, clé de voûte de la transition énergétique.

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