Mae Tesla newydd gyhoeddi na fydd y genhedlaeth nesaf o foduron magnet parhaol sydd wedi'u ffurfweddu ar eu cerbydau trydan yn defnyddio deunyddiau daear prin o gwbl!
Slogan Tesla: Mae magnetau parhaol daear prin yn cael eu dileu'n llwyr
ydy hyn yn real?
Mewn gwirionedd, yn 2018, roedd gan 93% o gerbydau trydan y byd drên pŵer wedi'i yrru gan fodur magnet parhaol wedi'i wneud o ddaearoedd prin. Yn 2020, mae 77% o'r farchnad cerbydau trydan byd-eang yn defnyddio moduron magnet parhaol. Mae arsyllwyr y diwydiant cerbydau trydan yn credu, gan fod Tsieina wedi dod yn un o'r marchnadoedd cerbydau trydan mwyaf, a bod Tsieina wedi rheoli cyflenwad daear prin i raddau helaeth, mae'n annhebygol y bydd Tsieina yn newid o beiriannau magnet parhaol. Ond beth yw sefyllfa Tesla a sut mae'n meddwl amdani? Yn 2018, defnyddiodd Tesla fodur cydamserol magnet parhaol wedi'i fewnosod am y tro cyntaf yn y Model 3, tra'n cadw'r modur sefydlu ar yr echel flaen. Ar hyn o bryd, mae Tesla yn defnyddio dau fath o fodur yn ei gerbydau trydan Model S a X, mae un yn fodur magnet parhaol daear prin a'r llall yn fodur sefydlu. Gall moduron sefydlu ddarparu mwy o bŵer, ac mae moduron sefydlu gyda magnetau parhaol yn fwy effeithlon a gallant wella ystod gyrru 10%.
Tarddiad modur magnet parhaol Wrth siarad am hyn, mae'n rhaid inni sôn am sut y daeth y modur magnet parhaol daear prin. Mae pawb yn gwybod bod magnetedd yn cynhyrchu trydan a thrydan yn cynhyrchu magnetedd, ac mae cynhyrchu modur yn anwahanadwy o faes magnetig. Felly, mae dwy ffordd i ddarparu maes magnetig: cyffro a magnet parhaol. Mae moduron DC, moduron cydamserol a llawer o foduron arbennig bach i gyd yn gofyn am faes magnetig DC. Y dull traddodiadol yw defnyddio coil egnïol (a elwir yn bolyn magnetig) gyda chraidd haearn i gael maes magnetig, ond anfantais fwyaf y dull hwn yw bod gan y cerrynt golled ynni yn y gwrthiant coil (cynhyrchu gwres), a thrwy hynny leihau effeithlonrwydd modur a chostau gweithredu cynyddol. Ar yr adeg hon, roedd pobl yn meddwl - os oes maes magnetig parhaol, ac nad yw trydan bellach yn cael ei ddefnyddio i gynhyrchu magnetedd, yna bydd mynegai economaidd y modur yn cael ei wella. Felly tua'r 1980au, ymddangosodd amrywiaeth o ddeunyddiau magnet parhaol, ac yna fe'u cymhwyswyd i moduron, gan wneud moduron magnet parhaol.
Modur magnet parhaol daear prin yn cymryd yr awenau Felly pa ddeunyddiau all wneud magnetau parhaol? Mae llawer o netizens yn meddwl mai dim ond un math o ddeunydd sydd. Mewn gwirionedd, mae pedwar prif fath o magnetau a all gynhyrchu maes magnetig parhaol, sef: ceramig (ferrite), cobalt nicel alwminiwm (AlNiCo), cobalt samarium (SmCo) a boron haearn neodymium (NdFeB). Mae aloion magnet neodymiwm arbennig gan gynnwys terbium a dysprosium wedi'u datblygu gyda thymheredd Curie uwch, gan ganiatáu iddynt wrthsefyll tymereddau uwch hyd at 200 ° C.
Cyn y 1980au, roedd y deunyddiau magnet parhaol yn bennaf yn magnetau parhaol ferrite a magnetau parhaol alnico, ond nid yw gweddillion y deunyddiau hyn yn gryf iawn, felly mae'r maes magnetig a gynhyrchir yn gymharol wan. Nid yn unig hynny, ond mae grym gorfodol y ddau fath hyn o magnetau parhaol yn isel, ac ar ôl iddynt ddod ar draws maes magnetig allanol, maent yn hawdd eu heffeithio a'u dadmagneteiddio, sy'n cyfyngu ar ddatblygiad moduron magnet parhaol. Gadewch i ni siarad am magnetau daear prin. Mewn gwirionedd, rhennir magnetau daear prin yn ddau fath o magnetau parhaol: daear prin ysgafn a daear prin trwm. Mae cronfeydd daear prin byd-eang yn cynnwys tua 85% o ddaearoedd prin ysgafn a 15% o ddaearoedd prin trwm. Mae'r olaf yn cynnig magnetau tymheredd uchel sy'n addas ar gyfer llawer o gymwysiadau modurol. Ar ôl y 1980au, ymddangosodd deunydd magnet parhaol daear prin perfformiad uchel-magned parhaol NdFeB. Mae gan ddeunyddiau o'r fath weddnewidiad uwch, yn ogystal â gorfodaeth uwch a chynhyrchu ynni, ond yn gyffredinol mae tymereddau Curie yn is na dewisiadau eraill. Mae gan y modur magnet parhaol daear prin a wneir ohono lawer o fanteision, megis effeithlonrwydd uchel, dim coil excitation, felly nid oes unrhyw golled egni excitation; mae'r athreiddedd magnetig cymharol yn agos at un y peiriant aer, sy'n lleihau'r anwythiad modur ac yn gwella'r ffactor pŵer. Yn union oherwydd dwysedd pŵer gwell ac effeithlonrwydd moduron magnet parhaol daear prin, mae yna lawer o wahanol ddyluniadau o foduron gyriant trydan, a'r rhai mwyaf poblogaidd yw moduron magnet parhaol daear prin. Mae Tesla eisiau cael gwared Dibyniaeth ar ddaearoedd prin Tsieineaidd?
Mae pawb yn gwybod bod Tsieina yn darparu'r mwyafrif helaeth o adnoddau daear prin yn y byd. Mae'r Unol Daleithiau hefyd wedi gweld hyn yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Nid ydynt am gael eu cyfyngu gan Tsieina yn y cyflenwad o ddaearoedd prin. Felly, ar ôl i Biden ddod yn ei swydd, ceisiodd gynyddu ei gyfranogiad yn y gadwyn gyflenwi pridd prin. Mae'n un o flaenoriaethau'r cynnig seilwaith $2 triliwn. Mae MP Materials, a brynodd fwynglawdd a gaewyd yn flaenorol yng Nghaliffornia yn 2017, yn cystadlu i adfer cadwyn gyflenwi daearoedd prin yr Unol Daleithiau, gan ganolbwyntio ar neodymium a praseodymium, ac mae'n gobeithio dod yn gynhyrchydd cost isaf. Mae Lynas wedi derbyn cyllid gan y llywodraeth i adeiladu gwaith prosesu daear prin ysgafn yn Texas ac mae ganddi gontract arall ar gyfer cyfleuster gwahanu daearoedd prin trwm yn Texas. Er bod yr Unol Daleithiau wedi gwneud cymaint o ymdrechion, mae pobl yn y diwydiant yn credu, yn y tymor byr, yn enwedig o ran cost, y bydd Tsieina yn cynnal safle dominyddol yn y cyflenwad o ddaearoedd prin, ac ni all yr Unol Daleithiau ei ysgwyd o gwbl.
Efallai y gwelodd Tesla hyn, ac fe wnaethant ystyried defnyddio magnetau parhaol nad ydynt yn defnyddio daearoedd prin o gwbl fel moduron. Mae hon yn dybiaeth feiddgar, neu jôc, nid ydym yn gwybod o hyd. Os yw Tesla yn rhoi'r gorau i foduron magnet parhaol ac yn newid yn ôl i foduron sefydlu, nid yw'n ymddangos mai dyma eu steil o wneud pethau. Ac mae Tesla eisiau defnyddio moduron magnet parhaol, ac yn rhoi'r gorau i magnetau parhaol daear prin yn llwyr, felly mae dau bosibilrwydd: un yw cael canlyniadau arloesol ar y magnetau parhaol ceramig (ferrite) ac AlNiCo gwreiddiol, yr ail yw bod y magnetau parhaol a wneir o gall deunyddiau aloi daear eraill nad ydynt yn brin hefyd gynnal yr un effaith â magnetau parhaol y ddaear prin. Os nad dyma'r ddau, yna mae Tesla yn debygol o chwarae gyda chysyniadau. Dywedodd Da Vukovich, llywydd Alliance LLC, unwaith “oherwydd nodweddion magnetau daear prin, ni all unrhyw ddeunydd magnet arall gydweddu â'u perfformiad cryfder uchel. Allwch chi ddim newid magnetau daear prin mewn gwirionedd”.
Ni waeth a yw Tesla yn chwarae gyda chysyniadau neu'n wirioneddol eisiau cael gwared ar ei ddibyniaeth ar gyflenwad daear prin Tsieina o ran moduron magnet parhaol, mae'r golygydd yn credu bod adnoddau daear prin yn werthfawr iawn, a dylem eu datblygu'n rhesymegol, a thalu mwy sylw i genedlaethau'r dyfodol. Ar yr un pryd, mae angen i ymchwilwyr gynyddu eu hymdrechion ymchwil. Gadewch i ni beidio â dweud a yw fformiwleiddiad Tesla yn dda ai peidio, o leiaf mae wedi rhoi rhai awgrymiadau ac ysbrydoliaeth inni.
