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Data documento: 04-03-2015
Critical raw materials: Substitution in permanent magnets
Materie prime critiche: sostituzione nei magneti permanenti
The VENUS, ROMEO and REFREEPERMAG projects are exploring materials that can substitute the critical raw materials in permanent magnets.
I progetti VENUS, ROMEO e REFREEPERMAG stanno studiando materiali che possano sostituire le materie prime critiche nei magneti permanenti.
Critical raw materials: Substitution in permanent magnets
Materie prime critiche: sostituzione nei magneti permanenti
Today we conclude our trio of articles on EU efforts to find substitutes for critical raw materials with a focus on substitution in permanent magnets.
Oggi concludiamo il nostro tris di articoli sulle attività dell’UE per trovare sostituti delle materie prime critiche parlando in particolare della loro sostituzione nei magneti permanenti.
At February’s Innovation Network for Substitution of Critical Raw Materials Third Strategic Workshop organised by CRM_INNONET, representatives of three EU-funded projects dedicated to this particular aspect of substitution – VENUS, ROMEO and REFREEPERMAG – presented their activities and objectives.
In occasione del terzo workshop strategico della rete d’innovazione sulla sostituzione delle materie prime critiche organizzato a febbraio da CRM_INNONET, i rappresentanti di tre progetti finanziati dall’UE dedicati a questo particolare aspetto della sostituzione – VENUS, ROMEO e REFREEPERMAG – hanno presentato le proprie attività e i propri obiettivi.
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VENUS
Dr. Jon Madariaga from Tekniker in Spain, project coordinator of VENUS, kicked off the session on substitution in permanent magnets with a focus on road transport.
ll dott.Jon Madariaga della Tekniker in Spagna, coordinatore del progetto VENUS, ha dato inizio alla sessione sulla sostituzione nei magneti permanenti parlando dei trasporti su strada.
In recent years, thanks to improved technology, pure electric vehicles (EV) have become a more feasible alternative to cars run on petroleum.
Negli ultimi anni, grazie a tecnologie migliori, i veicoli elettrici (VE) puri sono diventati un’alternativa più fattibile alle automobili a petrolio.
However, there are still some considerable challenges to overcome – in particular the fact that the most efficient electric machines use permanent magnets composed by rare-earth materials such as neodymium (light rare earth) and dysprosium (heavy rare earth).
Ci sono però ancora alcune significative difficoltà da superare – in particolare il fatto che la maggior parte delle macchine elettriche efficienti usa magneti permanenti composti da materiali delle terre rare come il neodimio (terre rare leggere) e il disprosio (terre rare pesanti).
95 % of the global supply of these materials is provided by China, and there is a fear that the country could slash exports again as it did back in 2010.
Il 95 % dell’approvvigionamento globale di questi materiali proviene dalla Cina e si teme che il paese possa ridurre nuovamente le esportazioni come successe nel 2010.
That’s why the VENUS project aims to design electric machines with less permanent-magnet material, with materials different from rare-earths or even completely magnet free.
È per questo che il progetto VENUS si è proposto di progettare macchine elettriche con meno materiali magneti permanenti, con materiali diversi dalle terre rare o persino senza magneti.
The team has pursued two avenues in parallel – using Switched Reluctance Motors (SRM) or using Permanent Magnet-Assisted Synchronous Reluctance Motor ((PM)SynRM).
Il team ha seguito due vie in parallelo – l’uso di motori a riluttanza commutata (SRM) o l’uso di motori a riluttanza sincrona con magneti permanenti ((PM)SynRM).
As Dr Madariaga explained, VENUS is divided into three stages – design, manufacturing and integration in an Azure Ford Transit Connect, followed by test drives.
Come ha spiegato il dott. Madariaga, VENUS è diviso in tre fasi – progettazione, produzione e integrazione in un’Azure Ford Transit Connect, seguita da test di guida.
Excellent progress has already been made with regards to design and Dr.Madariaga expects that the team will start fabrication of first prototype by April and then begin integration in the vehicle.
Sono già stati fatti straordinari progressi per quanto riguarda la progettazione e il dott. Madariaga prevede che il team comincerà la fabbricazione del primo prototipo entro aprile, procedendo in seguito all’integrazione nel veicolo.
ROMEO
ROMEO
The ROMEO project, presented by project coordinator Prof. Dr. Spomenka Kobe from the Jožef Stefan Institute in Slovenia, is focused on drastically decreasing the amount of heavy rare earth needed in permanent magnets for the renewable energy sector and totally substituting rare earth permanent magnets with new magnetic materials.
Il progetto ROMEO presentato dal coordinatore del progetto, il prof. Dr. Spomenka Kobe dell’Istituto Jožef Stefan in Slovenia, si occupa di diminuire drasticamente la quantità di terre rare pesanti necessarie nei magneti permanenti per il settore delle energie rinnovabili e di sostituire completamente i magneti permanenti con nuovi materiali magnetici.
Motors for electric vehicles and the generators in wind turbines, for example, require strong highly coercive magnets to operate at temperatures well over 100 degrees and to withstand high demagnetizing reverse field.
I motori per i veicoli elettrici e i generatori delle turbine eoliche, per esempio, hanno bisogno di forti magneti coercitivi per funzionare a temperature ben al di sopra dei 100 gradi e sopportare il campo inverso altamente smagnetizzante.
Like the magnets currently used in EVs, these magnets are based on the rare earth elements neodymium and dysprosium.
Come i magneti attualmente usati nei VE, questi magneti si basano sugli elementi delle terre rare neodimio e disprosio.
As Prof.Dr. Spomenka Kobe explained, ROMEO started out with two main goals – the first was to develop several novel microstructural-engineering strategies that will dramatically improve the properties of magnets (especially the coercivity) based on a composition with a drastic reduction in heavy rare earth materials or purely based on light rare earths elements;
Come il prof. Dr. Spomenka Kobe ha spiegato, ROMEO aveva due obiettivi principali – il primo consisteva nello sviluppo di diverse strategie di ingengeria microstrutturale al fine di migliorare drasticamente le proprietà dei magneti (specialmente la coercività) basati su una composizione con una drastica riduzione dei materiali delle terre rare pesanti o puramente basati su elementi delle terre rare leggeri;
and the second was to develop a totally rare-earth-free magnet.
mentre il secondo consisteva nello sviluppo di un magnete completamente privo di terre rare.
Although the project is not due for completion until the end of this year, the first of these goals, which will enable magnets to be used at temperatures above 100 degrees, has already been achieved.
Anche se il progetto non si concluderà prima della fine di quest’anno, il primo di questi obiettivi, che permetterà l’uso di magneti a temperature superiori ai 100 gradi, è già stato raggiunto.
The exploitation of ROMEO’s results will now take place in two phases:
Lo sfruttamento dei risultati di ROMEO avverrà adesso in due fasi:
idea to prototype, and prototype to market.
dall’idea al prototipo e dal prototipo al mercato.
REFREEPERMAG
REFREEPERMAG
Closing off the session on permanent magnets, project coordinator of REFREEPERMAG, Dr.Dimitris Niarchos from the National Centre of Scientific Research DEMOKRITOS in Greece, explained how the project is the first to pursue a combinatorial approach to developing rare earth free permanent magnets.
Concludendo la sessione sui magneti permanenti, il coordinatore del progetto REFREEPERMAG, il dott.Dimitris Niarchos del Centro nazionale di ricerca scientifica “Demokritos” in Grecia, ha spiegato che il progetto è il primo ad aver adottato un approccio combinatorio allo sviluppo di magneti permanenti senza terre rare.
The innovative aspects of the project, Dr. Niarchos explained, are the combinatorial modelling of iron-cobalt based alloys (which are abundant and inexpensive);
Gli aspetti innovativi del progetto, ha spiegato il dott. Niarchos, sono la modellazione combinatoria di leghe a base di ferro-cobalto (che sono abbondanti e poco costosi);
combinatorial synthesis and characterization and novel compaction techniques for sintered magnets.
la sintesi e la caratterizzazione combinatorie e nuove tecniche di compattazione per i magneti sintetizzati.
The project team has followed four separate paths in the pursuit of developing rare earth free permanent magnets, and its work has already been recognised with the award for ‘Best on-going Project’ in Industrial and Materials Technologies in the FP7.
Il team del progetto ha seguito quattro percorsi diversi nel tentativo di svilppare magneti permanenti senza terre rare e il suo lavoro è già stato riconosciuto con un premio per il “Miglior progetto in corso” nelle Tecnologie industriali e dei materiali nell’ambito del 7° PQ.
Ultimately Dr.Niarchos hopes that the project will result in the sustainable, long-lasting substitution of supply-critical materials needed for innovations in the high-technology sectors of European industries.
In definitiva il dott. Niarchos spera che il progetto riuscirà a ottenere una sostituzione sostenibile e duratura dei materiali ad approvvigionamento critico necessari per le innovazioni nei settori ad alto contenuto tecnologico delle industrie europee.
By providing a reliable substitution, the project will contribute towards free rare earth resources for devices in display and microsensor technologies where substitution is not an option as well as driving down the cost of rare earth raw materials.
Permettendo sostituti affidabili, il progetto darà il suo contributo al passaggio a risorse senza terre rare per dispositivi nelle tecnologie dei display e dei microsensori nelle quali la sostituzione non è possibile e per far scendere il costo delle materie prime delle terre rare.