Tesla har netop annonceret, at den næste generation af permanentmagnetmotorer konfigureret på deres elektriske køretøjer slet ikke vil bruge sjældne jordarters materialer!
Tesla slogan: Sjældne jordarters permanente magneter er fuldstændig elimineret
er dette ægte?
Faktisk var 93 % af verdens elektriske køretøjer i 2018 udstyret med en drivlinje drevet af en permanent magnetmotor lavet af sjældne jordarter. I 2020 bruger 77 % af det globale marked for elektriske køretøjer permanente magnetmotorer. Iagttagere fra elbilindustrien mener, at da Kina er blevet et af de største elbilsmarkeder, og Kina stort set har kontrolleret udbuddet af sjældne jordarter, er det usandsynligt, at Kina vil skifte fra permanentmagnetmaskiner. Men hvad er Teslas situation, og hvordan tænker den om det? I 2018 brugte Tesla for første gang en indlejret permanent magnet synkronmotor i Model 3, mens induktionsmotoren bibeholdtes på forakslen. I øjeblikket bruger Tesla to typer motorer i sine Model S og X elektriske køretøjer, den ene er en sjælden jordart permanent magnetmotor og den anden er en induktionsmotor. Induktionsmotorer kan give mere effekt, og induktionsmotorer med permanente magneter er mere effektive og kan forbedre køreområdet med 10 %.
Oprindelsen af permanent magnet motor Når vi taler om dette, må vi nævne, hvordan den sjældne jordarters permanentmagnetmotor opstod. Alle ved, at magnetisme genererer elektricitet og elektricitet genererer magnetisme, og genereringen af en motor er uadskillelig fra et magnetfelt. Derfor er der to måder at give et magnetfelt på: excitation og permanent magnet. DC-motorer, synkronmotorer og mange miniature specialmotorer kræver alle et DC-magnetfelt. Den traditionelle metode er at bruge en strømførende spole (kaldet en magnetisk pol) med en jernkerne for at opnå et magnetfelt, men den største ulempe ved denne metode er, at strømmen har energitab i spolens modstand (varmeudvikling), og derved reduceres motoreffektivitet og øgede driftsomkostninger. På dette tidspunkt tænkte folk - hvis der er et permanent magnetfelt, og elektricitet ikke længere bruges til at generere magnetisme, så vil motorens økonomiske indeks blive forbedret. Så omkring 1980'erne dukkede en række permanentmagnetmaterialer op, og de blev derefter anvendt på motorer, hvilket gjorde permanentmagnetmotorer.
En sjælden jordart permanent magnetmotor tager føringen Så hvilke materialer kan lave permanente magneter? Mange netbrugere tror, at der kun er én slags materiale. Faktisk er der fire hovedtyper af magneter, der kan generere et permanent magnetfelt, nemlig: keramik (ferrit), aluminium nikkel cobalt (AlNiCo), samarium cobalt (SmCo) og neodym jernbor (NdFeB). Specielle neodymmagnetlegeringer inklusive terbium og dysprosium er blevet udviklet med højere Curie-temperaturer, hvilket gør det muligt for dem at modstå højere temperaturer på op til 200°C.
Før 1980'erne var de permanente magnetmaterialer hovedsageligt ferrit permanente magneter og alnico permanente magneter, men remanensen af disse materialer er ikke særlig stærk, så det genererede magnetiske felt er relativt svagt. Ikke kun det, men tvangskraften af disse to slags permanente magneter er lav, og når de først støder på et eksternt magnetfelt, bliver de let påvirket og afmagnetiseret, hvilket begrænser udviklingen af permanentmagnetmotorer. Lad os tale om sjældne jordarters magneter. Faktisk er sjældne jordarters magneter opdelt i to typer permanente magneter: lette sjældne jordarter og tunge sjældne jordarter. Globale reserver af sjældne jordarter består af cirka 85 % lette sjældne jordarter og 15 % tunge sjældne jordarter. Sidstnævnte tilbyder højtemperaturmagneter, der er egnede til mange bilapplikationer. Efter 1980'erne dukkede en højtydende sjælden jordart permanent magnet materiale-NdFeB permanent magnet op. Sådanne materialer har højere remanens, såvel som højere koercivitet og energiproduktion, men generelt lavere Curie-temperaturer end alternativer. Den sjældne jordarters permanentmagnetmotor lavet af den har mange fordele, såsom høj effektivitet, ingen excitationsspole, så der er intet excitationsenergitab; den relative magnetiske permeabilitet er tæt på luftmaskinens, hvilket reducerer motorinduktansen og forbedrer effektfaktoren. Det er netop på grund af den bedre effekttæthed og effektivitet af sjældne jordarters permanentmagnetmotorer, at der er mange forskellige designs af elektriske drivmotorer, og de mest populære er sjældne jordarters permanentmagnetmotorer. Tesla vil gerne af med Afhængighed af kinesiske sjældne jordarter?
Alle ved, at Kina leverer langt størstedelen af sjældne jordarters ressourcer i verden. Det har USA også set de seneste år. De ønsker ikke at blive begrænset af Kina i leveringen af sjældne jordarter. Derfor, efter at Biden tiltrådte, forsøgte han at øge sin deltagelse i forsyningskæden for sjældne jordarter. Det er en af prioriteterne i forslaget om infrastruktur på 2 billioner dollars. MP Materials, som købte en tidligere lukket mine i Californien i 2017, kappes om at genoprette den amerikanske forsyningskæde for sjældne jordarter med fokus på neodym og praseodym, og håber at blive den billigste producent. Lynas har modtaget statsstøtte til at bygge et forarbejdningsanlæg for lette sjældne jordarter i Texas og har en anden kontrakt på et tungt anlæg til separation af sjældne jordarter i Texas. Selvom USA har gjort så mange anstrengelser, tror folk i branchen, at Kina på kort sigt, især hvad angår omkostninger, vil bevare en dominerende position i udbuddet af sjældne jordarter, og USA kan slet ikke rokke ved den.
Måske så Tesla dette, og de overvejede at bruge permanente magneter, der slet ikke bruger sjældne jordarter som motorer. Dette er en dristig antagelse, eller en vittighed, som vi stadig ikke ved. Hvis Tesla opgiver permanentmagnetmotorer og skifter tilbage til induktionsmotorer, ser det ikke ud til, at det er deres stil at gøre tingene på. Og Tesla ønsker at bruge permanentmagnetmotorer og opgiver fuldstændigt sjældne jordarters permanente magneter, så der er to muligheder: Den ene er at få innovative resultater på de originale keramiske (ferrit) og AlNiCo permanente magneter. Den anden er, at de permanente magneter lavet af andre ikke-sjældne jordarters legeringsmaterialer kan også bevare den samme effekt som de sjældne jordarters permanente magneter. Hvis det ikke er disse to, så leger Tesla sandsynligvis med koncepter. Da Vukovich, præsident for Alliance LLC, sagde engang, at "på grund af egenskaberne ved sjældne jordarters magneter kan intet andet magnetmateriale matche deres højstyrkeydelse. Man kan ikke rigtig erstatte sjældne jordarters magneter”.
Uanset om Tesla leger med koncepter eller virkelig ønsker at slippe af med sin afhængighed af Kinas sjældne jordarters forsyning i form af permanentmagnetmotorer, mener redaktøren, at sjældne jordarters ressourcer er meget dyrebare, og vi bør udvikle dem rationelt og betale mere opmærksomhed på fremtidige generationer. Samtidig skal forskerne øge deres forskningsindsats. Lad os ikke sige, om Teslas formulering er god eller ej, i det mindste har den givet os nogle hints og inspirationer.
