Tesla právě oznámila, že další generace motorů s permanentními magnety konfigurovaných na jejich elektrických vozidlech nebude vůbec používat materiály vzácných zemin!
Slogan Tesla: Permanentní magnety vzácných zemin jsou zcela eliminovány
je to skutečné?
Ve skutečnosti bylo v roce 2018 93 % světových elektrických vozidel vybaveno hnacím ústrojím poháněným motorem s permanentním magnetem vyrobeným ze vzácných zemin. V roce 2020 používá 77 % celosvětového trhu s elektrickými vozidly motory s permanentními magnety. Pozorovatelé odvětví elektrických vozidel se domnívají, že jelikož se Čína stala jedním z největších trhů s elektrickými vozidly a Čína z velké části kontrolovala dodávky vzácných zemin, je nepravděpodobné, že Čína přejde od strojů s permanentními magnety. Jaká je ale situace Tesly a jak o ní uvažuje? V roce 2018 Tesla poprvé použila v Modelu 3 vestavěný synchronní motor s permanentními magnety, přičemž indukční motor si ponechala na přední nápravě. V současné době Tesla používá ve svých elektrických vozidlech Model S a X dva typy motorů, jeden je motor s permanentními magnety ze vzácných zemin a druhý je indukční motor. Indukční motory mohou poskytnout větší výkon a indukční motory s permanentními magnety jsou účinnější a mohou zlepšit jízdní dosah o 10 %.
Původ motoru s permanentním magnetem Když už o tom mluvíme, musíme zmínit, jak vznikl motor s permanentními magnety vzácných zemin. Každý ví, že magnetismus generuje elektřinu a elektřina generuje magnetismus a generování motoru je neoddělitelné od magnetického pole. Proto existují dva způsoby, jak zajistit magnetické pole: buzení a permanentní magnet. Stejnosměrné motory, synchronní motory a mnoho miniaturních speciálních motorů vyžadují stejnosměrné magnetické pole. Tradiční metodou je použití cívky pod napětím (nazývané magnetický pól) s železným jádrem k získání magnetického pole, ale největší nevýhodou této metody je, že proud má ztrátu energie v odporu cívky (vývoj tepla), čímž se snižuje účinnost motoru a zvyšující se provozní náklady. V této době si lidé mysleli - pokud existuje trvalé magnetické pole a elektřina se již nepoužívá k vytváření magnetismu, pak se ekonomický index motoru zlepší. Takže kolem 80. let se objevily různé materiály s permanentními magnety, které byly poté aplikovány na motory, čímž vznikly motory s permanentními magnety.
Vedení se ujímá motor s permanentními magnety vzácných zemin Z jakých materiálů tedy lze vyrobit permanentní magnety? Mnoho uživatelů sítě si myslí, že existuje pouze jeden druh materiálu. Ve skutečnosti existují čtyři hlavní typy magnetů, které mohou generovat permanentní magnetické pole, a to: keramika (ferit), hliník nikl kobalt (AlNiCo), samarium kobalt (SmCo) a neodym železo bor (NdFeB). Speciální neodymové slitiny magnetů včetně terbia a dysprosia byly vyvinuty s vyššími Curieovými teplotami, což jim umožňuje odolávat vyšším teplotám až 200 °C.
Před osmdesátými léty byly materiály permanentních magnetů hlavně feritové permanentní magnety a alnico permanentní magnety, ale remanence těchto materiálů není příliš silná, takže generované magnetické pole je relativně slabé. Nejen to, ale koercitivní síla těchto dvou druhů permanentních magnetů je nízká, a jakmile se setkají s vnějším magnetickým polem, jsou snadno ovlivněny a demagnetizovány, což omezuje vývoj motorů s permanentními magnety. Pojďme se bavit o magnetech vzácných zemin. Ve skutečnosti se magnety vzácných zemin dělí na dva typy permanentních magnetů: lehké vzácné zeminy a těžké vzácné zeminy. Globální zásoby vzácných zemin tvoří přibližně 85 % lehkých vzácných zemin a 15 % těžkých vzácných zemin. Ten nabízí vysokoteplotní magnety vhodné pro mnoho automobilových aplikací. Po 80. letech se objevil vysoce výkonný materiál permanentního magnetu ze vzácných zemin – permanentní magnet NdFeB. Takové materiály mají vyšší remanenci, stejně jako vyšší koercitivitu a produkci energie, ale obecně nižší Curieovy teploty než alternativy. Motor s permanentním magnetem ze vzácných zemin z něj vyrobený má mnoho výhod, jako je vysoká účinnost, žádná budicí cívka, takže nedochází ke ztrátě budicí energie; relativní magnetická permeabilita se blíží permeabilitě vzduchového stroje, což snižuje indukčnost motoru a zlepšuje účiník. Právě kvůli lepší hustotě výkonu a účinnosti motorů s permanentními magnety vzácných zemin existuje mnoho různých konstrukcí elektrických hnacích motorů a nejoblíbenější jsou motory s permanentními magnety vzácných zemin. Tesla se chce zbavit Závislost na čínských vzácných zeminách?
Každý ví, že Čína poskytuje drtivou většinu zdrojů vzácných zemin na světě. V posledních letech to vidí i Spojené státy. Nechtějí být Čínou omezováni v dodávkách vzácných zemin. Po nástupu Bidena se proto snažil zvýšit svou účast v dodavatelském řetězci vzácných zemin. Je to jedna z priorit návrhu infrastruktury ve výši 2 bilionů dolarů. Společnost MP Materials, která v roce 2017 koupila dříve uzavřený důl v Kalifornii, soutěží o obnovení amerického dodavatelského řetězce vzácných zemin se zaměřením na neodym a praseodym a doufá, že se stane producentem s nejnižšími náklady. Lynas získala vládní finanční prostředky na vybudování závodu na zpracování lehkých vzácných zemin v Texasu a má další kontrakt na zařízení na separaci těžkých vzácných zemin v Texasu. Přestože Spojené státy vynaložily tolik úsilí, lidé z branže věří, že v krátkodobém horizontu, zejména z hlediska nákladů, si Čína udrží dominantní postavení v dodávkách vzácných zemin a Spojené státy s ní nemohou vůbec setřást.
Možná to Tesla viděl a zvažovali použití permanentních magnetů, které jako motory vůbec nepoužívají vzácné zeminy. To je smělý předpoklad nebo vtip, stále nevíme. Pokud Tesla opustí motory s permanentními magnety a přejde zpět na indukční motory, nezdá se, že by to byl jejich styl. A Tesla chce používat motory s permanentními magnety a zcela opouští permanentní magnety ze vzácných zemin, takže existují dvě možnosti: jedna je mít inovativní výsledky na původních keramických (feritových) a AlNiCo permanentních magnetech, druhá je, že permanentní magnety vyrobené z ostatní slitinové materiály, které nejsou vzácné zeminy, si také mohou zachovat stejný účinek jako permanentní magnety vzácných zemin. Pokud to nejsou tito dva, pak si Tesla pravděpodobně hraje s koncepty. Da Vukovich, prezident Alliance LLC, jednou řekl, že „kvůli vlastnostem magnetů vzácných zemin se žádný jiný materiál magnetů nemůže rovnat jejich vysoké pevnosti. Magnety vzácných zemin opravdu nenahradíte“.
Bez ohledu na to, zda si Tesla hraje s koncepty nebo se skutečně chce zbavit své závislosti na dodávkách vzácných zemin v Číně, pokud jde o motory s permanentními magnety, editor věří, že zdroje vzácných zemin jsou velmi cenné a měli bychom je rozvíjet racionálně a platit více. pozornost budoucím generacím. Zároveň výzkumníci potřebují zvýšit své výzkumné úsilí. Neříkejme, zda je Teslova formulace dobrá nebo ne, alespoň nám poskytla nějaké náznaky a inspiraci.
