Tesla щойно оголосила, що наступне покоління двигунів з постійними магнітами, налаштованих на їх електромобілі, взагалі не використовуватиме рідкоземельні матеріали!
Гасло Tesla: Рідкоземельні постійні магніти повністю виключені
це реально?
Фактично, у 2018 році 93% електромобілів у світі були оснащені трансмісією, що приводиться в рух двигуном з постійними магнітами, виготовленим із рідкоземельних елементів.У 2020 році 77% світового ринку електромобілів використовують двигуни з постійними магнітами.Оглядачі індустрії електромобілів вважають, що оскільки Китай став одним із найбільших ринків електромобілів, і Китай значною мірою контролює постачання рідкоземельних елементів, малоймовірно, що Китай перейде з машин на постійних магнітах.Але яка ситуація в Tesla і як вона про це думає? У 2018 році Tesla вперше використала вбудований синхронний двигун із постійним магнітом у Model 3, зберігши асинхронний двигун на передній осі.Наразі Tesla використовує два типи двигунів у своїх електромобілях Model S та X: один із рідкоземельних двигунів із постійними магнітами, а інший — асинхронний.Асинхронні двигуни можуть забезпечити більшу потужність, а асинхронні двигуни з постійними магнітами більш ефективні та можуть збільшити запас ходу на 10%.
Походження двигуна з постійними магнітами Говорячи про це, ми повинні згадати, як з’явився рідкоземельний двигун з постійним магнітом.Всім відомо, що магнетизм породжує електрику, а електрика породжує магнетизм, а генерація двигуна невіддільна від магнітного поля.Тому є два способи створення магнітного поля: збудження і постійний магніт. Двигуни постійного струму, синхронні двигуни та багато мініатюрних спеціальних двигунів потребують постійного магнітного поля.Традиційний метод полягає у використанні котушки під напругою (званої магнітним полюсом) із залізним сердечником для отримання магнітного поля, але найбільшим недоліком цього методу є те, що струм має втрату енергії в опорі котушки (утворення тепла), тим самим зменшуючи ККД двигуна та підвищення експлуатаційних витрат. У цей час люди думали – якщо є постійне магнітне поле, і електрика більше не використовується для генерації магнетизму, то економічні показники двигуна будуть покращені.Тож приблизно у 1980-х роках з’явилися різноманітні матеріали з постійними магнітами, які потім застосовували в двигунах, створюючи двигуни з постійними магнітами.
Рідкоземельний двигун з постійними магнітами займає провідну роль Отже, з яких матеріалів можна зробити постійні магніти?Багато користувачів мережі вважають, що існує лише один вид матеріалу.Насправді існує чотири основні типи магнітів, які можуть генерувати постійне магнітне поле, а саме: керамічні (феритові), алюмінієво-нікель-кобальтові (AlNiCo), самарій-кобальтові (SmCo) і неодим-залізо-бор (NdFeB).Спеціальні неодимові магнітні сплави, включаючи тербій і диспрозій, були розроблені з більш високими температурами Кюрі, що дозволяє їм витримувати більш високі температури до 200 °C.
До 1980-х років матеріалами для постійних магнітів були переважно феритові постійні магніти та постійні магніти альніко, але залишкова намагніченість цих матеріалів не дуже сильна, тому створюване магнітне поле є відносно слабким.Крім того, коерцитивна сила цих двох типів постійних магнітів низька, і коли вони стикаються із зовнішнім магнітним полем, вони легко піддаються впливу та розмагнічуються, що обмежує розвиток двигунів з постійними магнітами. Поговоримо про рідкоземельні магніти.Насправді рідкоземельні магніти поділяються на два типи постійних магнітів: легкі рідкоземельні та важкі рідкоземельні.Глобальні запаси рідкісноземельних металів складаються приблизно з 85% легких рідкісноземельних елементів і 15% важких рідкісноземельних металів.Останній пропонує високотемпературні магніти, придатні для багатьох автомобільних застосувань.Після 1980-х років з'явився високоефективний рідкоземельний постійний магнітний матеріал - NdFeB. Такі матеріали мають вищу залишкову намагніченість, а також вищу коерцитивну силу та виробництво енергії, але, як правило, нижчі температури Кюрі, ніж альтернативи.Двигун з рідкісноземельних постійних магнітів має багато переваг, таких як висока ефективність, відсутність котушки збудження, тому немає втрати енергії збудження;відносна магнітна проникність близька до повітряної машини, що зменшує індуктивність двигуна та покращує коефіцієнт потужності.Саме через кращу щільність потужності та ефективність рідкоземельних двигунів з постійними магнітами існує багато різних конструкцій електроприводних двигунів, і найпопулярнішими є рідкоземельні двигуни з постійними магнітами. Tesla хоче позбутися Залежність від китайських рідкоземельних елементів?
Усім відомо, що Китай забезпечує переважну більшість рідкісноземельних ресурсів у світі.Сполучені Штати також бачили це в останні роки.Вони не хочуть бути обмеженими Китаєм у постачанні рідкоземельних елементів.Тому після вступу на посаду Байден намагався збільшити свою участь у ланцюжку поставок рідкоземельних елементів.Це один із пріоритетів інфраструктурної пропозиції вартістю 2 трильйони доларів.Компанія MP Materials, яка купила раніше закриту шахту в Каліфорнії в 2017 році, змагається за відновлення ланцюга поставок рідкоземельних металів у США, зосереджуючись на неодимі та празеодимі, і сподівається стати виробником з найменшими витратами.Компанія Lynas отримала державне фінансування для будівництва заводу з переробки легких рідкісноземельних елементів у Техасі та має ще один контракт на установку для розділення важких рідкісноземельних елементів у Техасі.Незважаючи на те, що Сполучені Штати доклали стільки зусиль, люди в галузі вважають, що в короткостроковій перспективі, особливо з точки зору вартості, Китай збереже домінуючу позицію в постачанні рідкоземельних елементів, і Сполучені Штати не можуть її похитнути взагалі.
Можливо, Тесла бачив це, і вони розглянули можливість використання постійних магнітів, які взагалі не використовують рідкоземельні елементи, як двигуни.Сміливе це припущення, чи жарт, ми ще не знаємо.Якщо Tesla відмовиться від двигунів з постійними магнітами та повернеться до індукційних двигунів, це, здається, не буде їхнім стилем дій.І Tesla хоче використовувати двигуни з постійними магнітами та повністю відмовляється від рідкоземельних постійних магнітів, тому є дві можливості: одна полягає в тому, щоб отримати інноваційні результати на оригінальних керамічних (феритових) і постійних магнітах AlNiCo, друга полягає в тому, що постійні магніти виготовлені з інші нерідкоземельні сплави також можуть підтримувати той самий ефект, що й рідкоземельні постійні магніти.Якщо справа не в цих двох, то Tesla, швидше за все, грає з концепціями.Да Вукович, президент Alliance LLC, якось сказав, що «через характеристики рідкоземельних магнітів жоден інший магнітний матеріал не може зрівнятися з їх високою міцністю.Ви не можете замінити рідкоземельні магніти».
Незалежно від того, чи грає Tesla з концепціями, чи справді хоче позбутися своєї залежності від постачання Китаєм рідкоземельних двигунів з постійними магнітами, редактор вважає, що рідкоземельні ресурси є дуже цінними, і ми повинні розвивати їх раціонально та платити більше. увагу до майбутніх поколінь.У той же час дослідникам необхідно збільшити свої дослідницькі зусилля.Давайте не будемо говорити, чи хороша формулювання Тесли чи ні, принаймні вона дала нам деякі підказки та натхнення.