Тэсла толькі што абвясціла, што наступнае пакаленне рухавікоў з пастаяннымі магнітамі, наладжаных на іх электрамабілях, наогул не будзе выкарыстоўваць рэдказямельныя матэрыялы!
Слоган Tesla: Рэдказямельныя пастаянныя магніты цалкам выключаны
гэта рэальна?
Фактычна, у 2018 годзе 93% электрамабіляў у свеце былі абсталяваны трансмісіяй, якая прыводзіцца ў рух рухавіком з пастаяннымі магнітамі з рэдказямельных элементаў. У 2020 годзе 77% сусветнага рынку электрамабіляў выкарыстоўваюць рухавікі з пастаяннымі магнітамі. Назіральнікі індустрыі электрамабіляў мяркуюць, што, паколькі Кітай стаў адным з найбуйнейшых рынкаў электрамабіляў, і Кітай у значнай ступені кантралюе пастаўкі рэдказямельных элементаў, малаверагодна, што Кітай перайдзе з машын з пастаяннымі магнітамі. Але якая сітуацыя ў Tesla і як яна пра гэта думае? У 2018 годзе Tesla ўпершыню выкарыстала сінхронны рухавік з убудаваным пастаянным магнітам у Model 3, захаваўшы пры гэтым асінхронны рухавік на пярэдняй восі. У цяперашні час Tesla выкарыстоўвае два тыпы рухавікоў у сваіх электрамабілях Model S і X: адзін з рэдказямельных рухавікоў з пастаяннымі магнітамі, а другі - асінхронны. Асінхронныя рухавікі могуць забяспечыць большую магутнасць, а асінхронныя рухавікі з пастаяннымі магнітамі больш эфектыўныя і могуць павялічыць запас ходу на 10%.
Паходжанне рухавіка з пастаяннымі магнітамі Гаворачы аб гэтым, мы павінны згадаць, як з'явіўся рэдказямельны рухавік з пастаяннымі магнітамі. Усім вядома, што магнетызм стварае электрычнасць, а электрычнасць - магнетызм, а генерацыя рухавіка неаддзельная ад магнітнага поля. Такім чынам, існуе два спосабу забеспячэння магнітнага поля: узбуджэнне і пастаянны магніт. Рухавікі пастаяннага току, сінхронныя рухавікі і многія мініяцюрныя спецыяльныя рухавікі патрабуюць пастаяннага магнітнага поля. Традыцыйны метад заключаецца ў выкарыстанні шпулькі пад напругай (званай магнітным полюсам) з жалезным стрыжнем для атрымання магнітнага поля, але самым вялікім недахопам гэтага метаду з'яўляецца тое, што ток мае страты энергіі ў супраціве шпулькі (вылучэнне цяпла), тым самым зніжаючы ККД рухавіка і павелічэнне эксплуатацыйных выдаткаў. У гэты час людзі падумалі - калі будзе пастаяннае магнітнае поле і больш не будзе выкарыстоўвацца электрычнасць для стварэння магнетызму, то эканамічныя паказчыкі рухавіка палепшацца. Такім чынам, прыкладна ў 1980-х гадах з'явіліся розныя матэрыялы з пастаяннымі магнітамі, якія затым выкарыстоўваліся для рухавікоў, ствараючы рухавікі з пастаяннымі магнітамі.
Рэдказямельны рухавік з пастаяннымі магнітамі бярэ на сябе лідэрства Такім чынам, з якіх матэрыялаў можна зрабіць пастаянныя магніты? Многія карыстальнікі сеткі думаюць, што існуе толькі адзін від матэрыялу. Фактычна існуе чатыры асноўных тыпу магнітаў, якія могуць ствараць пастаяннае магнітнае поле, а менавіта: кераміка (ферыт), алюмініева-нікелева-кобальтавая (AlNiCo), самарыева-кобальтавая (SmCo) і неадымавая жалеза-борная (NdFeB). Спецыяльныя неадымавыя магнітныя сплавы, уключаючы тэрбій і дыспразій, былі распрацаваны з больш высокімі тэмпературамі Кюры, што дазваляе ім вытрымліваць больш высокія тэмпературы да 200°C.
Да 1980-х гадоў матэрыялы з пастаяннымі магнітамі ў асноўным былі ферытавымі пастаяннымі магнітамі і пастаяннымі магнітамі Alnico, але рэшткавая намагнічанасць гэтых матэрыялаў не вельмі моцная, таму магнітнае поле, якое ствараецца, адносна слабое. Мала таго, што каэрцытыўная сіла гэтых двух відаў пастаянных магнітаў нізкая, і калі яны сутыкаюцца са знешнім магнітным полем, яны лёгка падвяргаюцца ўздзеянню і размагнічваюцца, што абмяжоўвае развіццё рухавікоў з пастаяннымі магнітамі. Давайце пагаворым аб рэдказямельных магнітах. Фактычна рэдказямельныя магніты дзеляцца на два тыпу пастаянных магнітаў: лёгкія рэдказямельныя і цяжкія рэдказямельныя. Сусветныя запасы рэдказямельных элементаў складаюцца з прыкладна 85% лёгкіх рэдказямельных элементаў і 15% цяжкіх рэдказямельных элементаў. Апошні прапануе высокатэмпературныя магніты, прыдатныя для многіх аўтамабільных прыкладанняў. Пасля 1980-х гадоў з'явіўся высокаэфектыўны пастаянны магніт з рэдказямельных матэрыялаў - NdFeB. Такія матэрыялы маюць больш высокую астаткавую намагніччасць, а таксама больш высокую прымусовую сілу і вытворчасць энергіі, але звычайна больш нізкія тэмпературы Кюры, чым іншыя. Рэдказямельны рухавік з пастаяннымі магнітамі, зроблены з яго, мае шмат пераваг, такіх як высокая эфектыўнасць, адсутнасць шпулькі ўзбуджэння, таму няма страты энергіі ўзбуджэння; адносная магнітная пранікальнасць блізкая да паветранай машыны, што зніжае індуктыўнасць рухавіка і паляпшае каэфіцыент магутнасці. Менавіта з-за лепшай шчыльнасці магутнасці і эфектыўнасці рэдказямельных рухавікоў з пастаяннымі магнітамі існуе мноства розных канструкцый электрапрывадных рухавікоў, і найбольш папулярнымі з'яўляюцца рэдказямельныя рухавікі з пастаяннымі магнітамі. Тэсла хоча пазбавіцца Залежнасць ад кітайскіх рэдказямельных элементаў?
Усім вядома, што Кітай забяспечвае пераважную большасць рэдказямельных рэсурсаў у свеце. Злучаныя Штаты таксама бачылі гэта ў апошнія гады. Яны не хочуць быць абмежаванымі Кітаем у пастаўках рэдказямельных элементаў. Такім чынам, пасля ўступлення Байдэна на пасаду ён паспрабаваў павялічыць свой удзел у ланцужку паставак рэдказямельных элементаў. Гэта адзін з прыярытэтаў інфраструктурнай прапановы коштам 2 трыльёны долараў. MP Materials, якая набыла раней закрытую шахту ў Каліфорніі ў 2017 годзе, змагаецца за аднаўленне ланцужка паставак рэдказямельных элементаў у ЗША з упорам на неадым і празеадым і спадзяецца стаць вытворцам з самымі нізкімі выдаткамі. Кампанія Lynas атрымала дзяржаўнае фінансаванне для будаўніцтва завода па перапрацоўцы лёгкіх рэдказямельных элементаў у Тэхасе і заключыла яшчэ адзін кантракт на аб'ект па падзелу цяжкіх рэдказямельных элементаў у Тэхасе. Нягледзячы на тое, што Злучаныя Штаты прыклалі столькі намаганняў, людзі ў галіны лічаць, што ў кароткатэрміновай перспектыве, асабліва з пункту гледжання кошту, Кітай захавае дамінуючую пазіцыю ў пастаўках рэдказямельных элементаў, і Злучаныя Штаты не могуць гэтага пахіснуць наогул.
Магчыма, Тэсла ўбачыў гэта, і яны разгледзелі магчымасць выкарыстання ў якасці рухавікоў пастаянных магнітаў, якія наогул не выкарыстоўваюць рэдказямельныя элементы. Гэта смелая здагадка, ці жарт, мы пакуль не ведаем. Калі Tesla адмаўляецца ад рухавікоў з пастаяннымі магнітамі і вяртаецца да асінхронных рухавікоў, здаецца, гэта не іх стыль паводзінаў. І Tesla хоча выкарыстоўваць рухавікі з пастаяннымі магнітамі і цалкам адмаўляецца ад рэдказямельных пастаянных магнітаў, так што ёсць дзве магчымасці: першая - атрымаць інавацыйныя вынікі на арыгінальных керамічных (ферытавых) і пастаянных магнітах AlNiCo, другая - пастаянныя магніты з іншыя нерэдказямельныя матэрыялы са сплаваў таксама могуць падтрымліваць той жа эфект, што і рэдказямельныя пастаянныя магніты. Калі справа не ў гэтых двух, то Тэсла, верагодна, гуляе з канцэпцыямі. Да Вуковіч, прэзідэнт Alliance LLC, аднойчы сказаў, што «з-за характарыстык рэдказямельных магнітаў ніякі іншы магнітны матэрыял не можа параўнацца з іх высокай трываласцю. Вы сапраўды не можаце замяніць рэдказямельныя магніты”.
Незалежна ад таго, гуляе Ці Tesla з канцэпцыямі або сапраўды хоча пазбавіцца ад сваёй залежнасці ад паставак рэдказямельных элементаў Кітая ў плане рухавікоў з пастаяннымі магнітамі, рэдактар лічыць, што рэдказямельныя рэсурсы вельмі каштоўныя, і мы павінны развіваць іх рацыянальна і плаціць больш увага да будучых пакаленняў. У той жа час, даследчыкі павінны павялічыць свае даследчыя намаганні. Не будзем казаць, добрая фармулёўка Тэслы ці не, прынамсі, яна дала нам некаторыя падказкі і натхненне.