Tesla je upravo najavio da sljedeća generacija motora s permanentnim magnetima konfiguriranih na njihovim električnim vozilima uopće neće koristiti rijetke zemlje!
Teslin slogan: Trajni magneti rijetkih zemalja su potpuno eliminirani
je li ovo stvarno?
Zapravo, 2018. godine, 93% svjetskih električnih vozila bilo je opremljeno pogonom koji je pokretao motor s permanentnim magnetom napravljen od rijetkih zemalja. 2020. 77% globalnog tržišta električnih vozila koristi motore s trajnim magnetima. Posmatrači industrije električnih vozila vjeruju da je, kako je Kina postala jedno od najvećih tržišta električnih vozila, a Kina u velikoj mjeri kontrolirala opskrbu rijetkim zemljama, malo vjerovatno da će Kina preći s strojeva s trajnim magnetima. Ali kakva je Teslina situacija i kako o tome razmišlja? Tesla je 2018. godine prvi put koristio ugrađeni sinhroni motor s permanentnim magnetom u modelu 3, dok je zadržao indukcioni motor na prednjoj osovini. Tesla trenutno koristi dvije vrste motora u svojim električnim vozilima Model S i X, jedan je motor s permanentnim magnetom rijetkih zemalja, a drugi je indukcioni motor. Indukcioni motori mogu pružiti veću snagu, a indukcioni motori sa trajnim magnetima su efikasniji i mogu poboljšati domet vožnje za 10%.
Poreklo motora s permanentnim magnetom Govoreći o ovome, moramo spomenuti kako je nastao motor s permanentnim magnetima rijetkih zemalja. Svi znaju da magnetizam stvara električnu energiju, a električna energija magnetizam, a stvaranje motora je neodvojivo od magnetnog polja. Dakle, postoje dva načina da se obezbedi magnetno polje: pobuđivanje i stalni magnet. DC motori, sinhroni motori i mnogi minijaturni specijalni motori zahtijevaju DC magnetno polje. Tradicionalna metoda je korištenje zavojnice pod naponom (nazvanog magnetni pol) sa željeznom jezgrom za dobivanje magnetnog polja, ali najveći nedostatak ove metode je to što struja ima gubitak energije u otporu zavojnice (generiranje topline), čime se smanjuje efikasnost motora i povećanje operativnih troškova. U to vrijeme ljudi su mislili – ako postoji stalno magnetsko polje, a električna energija se više ne koristi za stvaranje magnetizma, onda će se ekonomski indeks motora poboljšati. Tako su se oko 1980-ih pojavili različiti materijali od trajnih magneta, koji su potom primijenjeni na motore, praveći motore s trajnim magnetima.
Motor sa stalnim magnetima rijetkih zemalja preuzima vodstvo Od kojih materijala se mogu napraviti trajni magneti? Mnogi korisnici interneta misle da postoji samo jedna vrsta materijala. Zapravo, postoje četiri glavna tipa magneta koji mogu generirati trajno magnetsko polje, a to su: keramika (ferit), aluminij nikl kobalt (AlNiCo), samarijum kobalt (SmCo) i neodimijum željezo bor (NdFeB). Specijalne legure neodimijum magneta, uključujući terbijum i disprozijum, razvijene su sa višim Curie temperaturama, što im omogućava da izdrže više temperature do 200°C.
Prije 1980-ih, materijali trajnih magneta su uglavnom bili feritni permanentni magneti i alnico permanentni magneti, ali remanentnost ovih materijala nije jako jaka, tako da je generirano magnetno polje relativno slabo. I ne samo to, već je i sila prisile ove dvije vrste trajnih magneta niska, a kada naiđu na vanjsko magnetsko polje, lako se podvrgavaju utjecaju i demagnetiziraju, što ograničava razvoj motora s trajnim magnetima. Hajde da pričamo o magnetima retkih zemalja. Zapravo, magneti rijetkih zemalja dijele se na dvije vrste trajnih magneta: lake rijetke zemlje i teške rijetke zemlje. Globalne rezerve rijetkih zemalja sastoje se od otprilike 85% lakih rijetkih zemalja i 15% teških rijetkih zemalja. Potonji nudi magnete za visoke temperature pogodne za mnoge automobilske primjene. Nakon 1980-ih, pojavio se trajni magnet retkih zemalja visokih performansi - NdFeB permanentni magnet. Takvi materijali imaju veću remanentnost, kao i veću koercitivnost i proizvodnju energije, ali općenito niže Curie temperature od alternativa. Motor sa stalnim magnetom retkih zemalja napravljen od njega ima mnoge prednosti, kao što je visoka efikasnost, bez pobudnog namotaja, tako da nema gubitka energije pobude; relativna magnetna permeabilnost je bliska onoj kod mašine za vazduh, što smanjuje induktivnost motora i poboljšava faktor snage. Upravo zbog bolje gustine snage i efikasnosti retkozemnih motora sa permanentnim magnetom postoji mnogo različitih dizajna elektromotora, a najpopularniji su motori sa trajnim magnetima retkih zemalja. Tesla želi da se oslobodi Ovisnost o kineskim rijetkim zemljama?
Svi znaju da Kina obezbjeđuje ogromnu većinu resursa rijetkih zemalja u svijetu. Sjedinjene Države su također vidjeli ovo posljednjih godina. Ne žele da ih Kina ograničava u opskrbi rijetkim zemljama. Stoga je, nakon što je Bajden preuzeo dužnost, pokušao povećati svoje učešće u lancu snabdijevanja rijetkih zemalja. To je jedan od prioriteta infrastrukturnog prijedloga vrijednog 2 triliona dolara. MP Materials, koji je kupio prethodno zatvoreni rudnik u Kaliforniji 2017. godine, natječe se za obnavljanje američkog lanca opskrbe rijetkim zemljama, s fokusom na neodimijum i prazeodim, i nada se da će postati proizvođač s najjeftinijim troškovima. Lynas je dobio vladina sredstva za izgradnju fabrike za preradu lakih rijetkih zemalja u Teksasu i ima još jedan ugovor za postrojenje za odvajanje teških rijetkih zemalja u Teksasu. Iako su Sjedinjene Američke Države uložile toliko napora, ljudi u industriji vjeruju da će Kina u kratkom roku, posebno u pogledu troškova, zadržati dominantnu poziciju u opskrbi rijetkim zemnim elementima, a Sjedinjene Države je nikako ne mogu poljuljati.
Možda je Tesla to vidio, pa su razmišljali o korištenju trajnih magneta koji uopće ne koriste rijetke zemlje kao motore. Ovo je smela pretpostavka, ili šala, još uvek ne znamo. Ako Tesla napusti motore s trajnim magnetima i vrati se na indukcione motore, čini se da to nije njihov stil rada. I Tesla želi da koristi trajne magnetne motore, i potpuno odustaje od trajnih magneta retkih zemalja, tako da postoje dve mogućnosti: jedna je da ima inovativne rezultate na originalnim keramičkim (feritnim) i AlNiCo permanentnim magnetima, druga je da trajni magneti napravljeni od drugi materijali od legura nerijetkih zemalja također mogu održati isti učinak kao stalni magneti rijetkih zemalja. Ako nisu ovo dvoje, onda se Tesla verovatno poigrava konceptima. Da Vuković, predsednik Alliance LLC preduzeća, jednom je rekao da „zbog karakteristika magneta retkih zemalja, nijedan drugi magnetni materijal ne može da se meri sa njihovim performansama visoke čvrstoće. Ne možete zaista zamijeniti magnete rijetkih zemalja”.
Bez obzira na to igra li se Tesla konceptima ili se zaista želi riješiti svoje ovisnosti o kineskoj opskrbi rijetkim zemljama u smislu motora s trajnim magnetima, urednik vjeruje da su resursi rijetkih zemalja vrlo dragocjeni i da ih treba racionalno razvijati i plaćati više. pažnju na buduće generacije. Istovremeno, istraživači moraju povećati svoje istraživačke napore. Da ne kažemo da li je Teslina formulacija dobra ili ne, barem nam je dala neke nagoveštaje i inspiraciju.
