Il y a deux semaines, la Chine a annoncé des contrôles à l'exportation pour les terres rares ; ceux-ci entreront en vigueur le 8 novembre. À partir de cette date, l'exportation de métaux comme l'ytterbium, le holmium et l'europium, essentiels à la fabrication d'aimants permanents, nécessitera une autorisation. Toutes les entreprises produisant des moteurs synchrones à aimants permanents (PSM) sont concernées.
Les aimants sont intégrés dans la partie interne des PSMs pour créer un champ magnétique. Ce champ peut ensuite être entraîné par le champ magnétique tournant du stator, provoquant la rotation de la partie interne (le rotor). Cependant, ce principe ne s'applique pas seulement aux moteurs de propulsion : il est aussi utilisé dans les moteurs de réglage des rétroviseurs extérieurs, des vitres électriques, des essuie-glaces, ainsi que dans les moteurs des pompes à huile et à eau nécessaires au refroidissement et/ou à la lubrification, et bien d'autres encore.
Le moteur arrière APP550 de 210 kW de Volkswagen est un exemple de PSM. Le rotor avec les aimants permanents (non visibles ici) est visible dans la partie gauche.
Photo : VW
Jusqu'au 8 novembre, les terres rares peuvent encore être exportées sans autorisation, mais le transport maritime vers l'Europe dure 45 jours. Il y a donc un risque de pénurie, rapporte Reuters. Selon les estimations, la Chine contrôle jusqu'à 70 % de l'exploitation mondiale des terres rares, 85 % des capacités de raffinage et environ 90 % de la production d'alliages et d'aimants en terres rares.
Le groupe des terres rares comprend les 17 métaux lantanoïdes. On distingue les terres rares légères comme le néodyme et les lourdes comme l'ytterbium et le holmium. Les lantanoïdes lourds sont particulièrement précieux car ils permettent de produire des aimants qui n'ont pas besoin d'être refroidis de manière excessive. On peut également fabriquer des aimants très puissants à partir de néodyme-fer-bore (Wikipedia), mais sans traitement particulier, leur champ magnétique s'effondre généralement à des températures supérieures à 80 degrés.
Les moteurs électriques Ultium de GM fonctionnent également avec des aimants permanents. Voici l'agrégat supérieur de 255 kW, à gauche le rotor, à droite le stator.
Photo: General Motors
Les plus grands gisements exploitables économiquement de terres rares se trouvent en Chine. Nadine Rajner, directrice du fournisseur allemand de poudres métalliques NMD, a déclaré qu'il y avait également de nombreuses terres rares dans des pays comme la Suède. Cependant, il n'existe ni mines ni capacités de raffinage là-bas. Pour les terres rares lourdes, la Chine contrôle 99,8 % des capacités mondiales de raffinage.
Les moteurs synchrones à aimants permanents, dans lesquels les aimants sont indispensables dans le rotor, ne sont qu'un type de moteurs électriques. Les moteurs synchrones à excitation électrique (EESMs), utilisés par BMW, Renault et Nissan, ne sont pas concernés par les contrôles à l'exportation. Dans ces moteurs, le champ magnétique du rotor est généré par des électroaimants, c'est-à-dire par des bobines enroulées autour d'un noyau de fer. Les moteurs asynchrones (ASMs), utilisés par exemple pour l'essieu secondaire des véhicules à quatre roues motrices de VW, génèrent le champ dans le rotor par induction.
Dans un EESM, des électroaimants sont utilisés dans le rotor. Voici l'agrégat d'un Nissan Ariya, que la société d'ingénierie américaine Munro a récemment démonté.
Le contrôle des exportations de terres rares par la Chine est actuellement l'un des problèmes les plus sensibles de l'industrie. "Ils peuvent nous paralyser en deux mois, toute l'industrie automobile", a déclaré Ryan Grimm, le responsable des fournisseurs de Toyota Amérique du Nord.
Face aux problèmes imminents, l'industrie semble actuellement stocker des terres rares. General Motors et des fournisseurs tels que ZF et BorgWarner développent également des moteurs électriques utilisant peu ou pas de terres rares. Mais cela pourrait prendre des années. Il en va de même pour l'établissement de mines et de raffineries de terres rares en Europe. De plus, l'investissement dans de tels projets est considéré comme risqué. En effet, si la guerre commerciale s'apaise, le prix des aimants permanents pourrait baisser, rendant les investissements au moins discutables, voire inutiles.
En résumé
La guerre commerciale entre les États-Unis et la Chine menace l'économie mondiale. La mobilité électrique est particulièrement touchée car la plupart des véhicules électriques sont propulsés par des moteurs synchrones à aimants permanents, qui contiennent des aimants à base de terres rares. Même BMW et Renault, qui utilisent des électroaimants dans leurs moteurs de propulsion, sont concernés car les voitures contiennent de nombreux autres petits moteurs électriques, des essuie-glaces aux pompes à eau. Ainsi, on espère que le président américain Donald Trump et le président chinois Xi Jinping parviendront à un accord.
Notre image de couverture montre une représentation stylisée du minéral monazite, à partir duquel des éléments de terres rares comme le cérium, le lanthane et le néodyme sont extraits.