Neue magnetische Materialien für Elektromotoren

Seltenerdmagnete sind viel stärker als Ferrit und bieten daher mehr Leistung für kleinere Motoren. Allerdings sind Seltenerdmagneten teurer, da die meisten Fundgebiete von Schwellenländern kontrolliert werden. Derzeit steht die EU in starker Konkurrenz mit China, das begonnen hat, zusätzlich zum Export der Rohstoffe seine eigenen Geräte zu entwickeln.

In dem EU-finanzierten Projekt "Nanocrystalline permanent magnets based on hybrid metal-ferrites" (NANOPYME) verbessern Wissenschaftler die magnetischen Eigenschaften von Ferrit durch die Synthese von neuartigen Hybrid-Nanoverbundstoffen auf Basis von Metallen und Metall-Ferritoxiden. NANOPYME kombiniert die komplementären magnetischen Eigenschaften beider Materialien, um stärkere Magneten herzustellen.

Die neuen Magnete werden jenen aus Seltenen Erden gegenüber den Vorteil haben, nicht empfindlich auf Lufteinwirkung zu reagieren, und so keine Beschichtung gegen eine schnelle Oxidation benötigen.

Wettbewerbsfähigkeit, Sicherheit, Recyclingfähigkeit und ökoeffiziente Produktion werden wichtige Parameter für die erfolgreiche Hochskalierung der Produktion für die Industrie sein.

Um das Potenzial der neu entwickelten magnetischen Materialien zu demonstrieren, wird NANOPYME, einen Motorprototypen für ein elektrisches Fahrrad im großen Maßstab entwerfen und testen. Dieses Fahrrad hat ähnliche Anforderungen wie Direktantrieb Windkraftanlagen. Darüber hinaus wird ein Protokoll zur Anpassung der Infrastruktur und Abläufe in bestehenden Fertigungslinien zur Herstellung von Ferrit-Magneten bei minimalen Kosten entwickelt.

Aus Computersimulationen haben die Wissenschaftler den Zusammenhang zwischen strukturellen und magnetischen Parametern des Nanokomposits abgeleitet. Unter Verwendung einer Reihe von Verfahren haben die Projektmitglieder Kobalt-Ferrit-Nanopartikel synthetisiert, die hervorragende mikrostrukturelle und magnetische Eigenschaften zeigten.

Ein weiterer Erfolg des Projekts bestand darin, Strontium-Ferrit in ein feines und homogenes Pulver für die Verwendung in Magneten zu mahlen. NANOPYME hat ein neues Verfahren entwickelt, mit dem die ursprünglichen magnetischen Eigenschaften des anfänglichen Strontium-Ferrit-Pulvers wiederhergestellt und verbessert werden können.

Durch NANOPYME wird Europa seine Ressourcen auf konzertierte Art und Weise mobilisieren, um bei der Entwicklung von Permanentmagneten ohne Seltenerdelemente eine Führungsrolle einzunehmen. Die umweltfreundlichen Verarbeitungsverfahren von NANOPYME werden die Umweltauswirkungen der Herstellung von Dauermagneten deutlich verringern.