Tesla acaba d'anunciar que la propera generació de motors d'imants permanents configurats als seus vehicles elèctrics no utilitzarà en absolut materials de terres rares!
Eslògan de Tesla: Els imants permanents de terres rares s'eliminen completament
això és real?
De fet, l'any 2018, el 93% dels vehicles elèctrics del món estaven equipats amb un tren motriu impulsat per un motor d'imant permanent fet de terres rares. El 2020, el 77% del mercat mundial de vehicles elèctrics utilitza motors d'imants permanents. Els observadors de la indústria de vehicles elèctrics creuen que, com la Xina s'ha convertit en un dels mercats de vehicles elèctrics més grans i la Xina ha controlat en gran mesura el subministrament de terres rares, és poc probable que la Xina canviï de màquines d'imants permanents. Però, quina és la situació de Tesla i com en pensa? El 2018, Tesla va utilitzar un motor síncron d'imant permanent incrustat per primera vegada al Model 3, tot conservant el motor d'inducció a l'eix davanter. Actualment, Tesla utilitza dos tipus de motors als seus vehicles elèctrics Model S i X, un és un motor d'imants permanents de terres rares i l'altre és un motor d'inducció. Els motors d'inducció poden proporcionar més potència, i els motors d'inducció amb imants permanents són més eficients i poden millorar el rang de conducció en un 10%.
L'origen del motor d'imants permanents Parlant d'això, hem d'esmentar com va sorgir el motor d'imants permanents de terres rares. Tothom sap que el magnetisme genera electricitat i l'electricitat genera magnetisme, i la generació d'un motor és inseparable d'un camp magnètic. Per tant, hi ha dues maneres de proporcionar un camp magnètic: l'excitació i l'imant permanent. Els motors de corrent continu, els motors síncrons i molts motors especials en miniatura requereixen un camp magnètic de corrent continu. El mètode tradicional és utilitzar una bobina energitzada (anomenada pol magnètic) amb un nucli de ferro per obtenir un camp magnètic, però el major desavantatge d'aquest mètode és que el corrent té pèrdua d'energia en la resistència de la bobina (generació de calor), reduint així l'eficiència del motor i l'augment dels costos operatius. En aquest moment, la gent pensava: si hi ha un camp magnètic permanent i l'electricitat ja no s'utilitza per generar magnetisme, l'índex econòmic del motor es millorarà. Així, cap a la dècada de 1980, van aparèixer una varietat de materials d'imants permanents, i després es van aplicar als motors, fent motors d'imants permanents.
El motor d'imants permanents de terres rares pren el lideratge Aleshores, quins materials poden fer imants permanents? Molts internautes pensen que només hi ha un tipus de material. De fet, hi ha quatre tipus principals d'imants que poden generar un camp magnètic permanent, a saber: ceràmica (ferrita), alumini níquel cobalt (AlNiCo), samari cobalt (SmCo) i neodimi ferro bor (NdFeB). S'han desenvolupat aliatges especials d'imants de neodimi que inclouen terbi i disprosi amb temperatures de Curie més altes, cosa que els permet suportar temperatures més altes de fins a 200 °C.
Abans de la dècada de 1980, els materials d'imants permanents eren principalment imants permanents de ferrita i imants permanents d'alnico, però la remanència d'aquests materials no és molt forta, de manera que el camp magnètic generat és relativament feble. No només això, sinó que la força coercitiva d'aquests dos tipus d'imants permanents és baixa i, una vegada que es troben amb un camp magnètic extern, es veuen afectats i desmagnetitzats fàcilment, cosa que restringeix el desenvolupament de motors d'imants permanents. Parlem dels imants de terres rares. De fet, els imants de terres rares es divideixen en dos tipus d'imants permanents: terres rares lleugeres i terres rares pesades. Les reserves mundials de terres rares consisteixen aproximadament en un 85% de terres rares lleugeres i un 15% de terres rares pesades. Aquest últim ofereix imants d'alta temperatura adequats per a moltes aplicacions d'automoció. Després de la dècada de 1980, va aparèixer un imant permanent de terres rares d'alt rendiment: un imant permanent NdFeB. Aquests materials tenen una major remanència, així com una major coercivitat i producció d'energia, però generalment temperatures de Curie més baixes que les alternatives. El motor d'imant permanent de terres rares fet d'ell té molts avantatges, com ara una alta eficiència, sense bobina d'excitació, de manera que no hi ha pèrdua d'energia d'excitació; la permeabilitat magnètica relativa és propera a la de la màquina d'aire, la qual cosa redueix la inductància del motor i millora el factor de potència. És precisament a causa de la millor densitat de potència i eficiència dels motors d'imants permanents de terres rares que hi ha molts dissenys diferents de motors d'accionament elèctric, i els més populars són els motors d'imants permanents de terres rares. Tesla vol desfer-se'n Dependència de les terres rares xineses?
Tothom sap que la Xina proporciona la gran majoria dels recursos de terres rares del món. Els Estats Units també ho han vist els últims anys. No volen quedar limitats per la Xina en el subministrament de terres rares. Per tant, després que Biden va prendre el càrrec, va intentar augmentar la seva participació a la cadena de subministrament de terres rares. És una de les prioritats de la proposta d'infraestructura de 2 bilions de dòlars. MP Materials, que va comprar una mina prèviament tancada a Califòrnia el 2017, lluita per restaurar la cadena de subministrament de terres rares dels Estats Units, centrant-se en el neodimi i el praseodimi, i espera convertir-se en el productor de menor cost. Lynas ha rebut finançament del govern per construir una planta lleugera de processament de terres rares a Texas i té un altre contracte per a una instal·lació de separació de terres rares pesades a Texas. Tot i que els Estats Units han fet tants esforços, la gent de la indústria creu que a curt termini, especialment pel que fa al cost, la Xina mantindrà una posició dominant en el subministrament de terres rares, i els Estats Units no poden sacsejar-ho en absolut.
Potser Tesla ho va veure i es va plantejar utilitzar imants permanents que no utilitzen gens terres rares com a motors. Aquesta és una suposició agosarada, o una broma, encara no ho sabem. Si Tesla abandona els motors d'imants permanents i torna als motors d'inducció, aquest no sembla ser el seu estil de fer les coses. I Tesla vol utilitzar motors d'imants permanents, i abandona completament els imants permanents de terres rares, de manera que hi ha dues possibilitats: una és tenir resultats innovadors en els imants permanents de ceràmica (ferrita) i AlNiCo originals, la segona és que els imants permanents fets de altres materials d'aliatge de terres rares també poden mantenir el mateix efecte que els imants permanents de terres rares. Si no són aquests dos, és probable que Tesla estigui jugant amb conceptes. Da Vukovich, president d'Alliance LLC, va dir una vegada que "a causa de les característiques dels imants de terres rares, cap altre material imant pot igualar el seu rendiment d'alta resistència. Realment no podeu substituir els imants de terres rares”.
Independentment de si Tesla està jugant amb conceptes o realment vol desfer-se de la seva dependència del subministrament de terres rares de la Xina en termes de motors d'imants permanents, l'editor creu que els recursos de terres rares són molt valuosos i hauríem de desenvolupar-los de manera racional i pagar més. atenció a les generacions futures. Al mateix temps, els investigadors han d'augmentar els seus esforços de recerca. No diguem si la formulació de Tesla és bona o no, almenys ens ha donat algunes pistes i inspiracions.
