Tesla hat gerade angekündigt, dass die nächste Generation von Permanentmagnetmotoren in seinen Elektrofahrzeugen überhaupt keine Seltenerdmaterialien verwenden wird!
Tesla-Slogan: Auf Seltenerd-Permanentmagnete wird komplett verzichtet
Ist das echt?
Tatsächlich waren im Jahr 2018 93 % aller Elektrofahrzeuge weltweit mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der von einem Permanentmagnetmotor aus seltenen Erden angetrieben wurde. Im Jahr 2020 nutzen 77 % des weltweiten Elektrofahrzeugmarktes Permanentmagnetmotoren. Beobachter der Elektrofahrzeugindustrie glauben, dass es unwahrscheinlich ist, dass China von Permanentmagnetmaschinen umsteigt, da China zu einem der größten Elektrofahrzeugmärkte geworden ist und China die Versorgung mit seltenen Erden weitgehend kontrolliert hat. Aber wie ist die Situation von Tesla und wie denkt es darüber? Im Jahr 2018 verwendete Tesla im Model 3 erstmals einen eingebetteten Permanentmagnet-Synchronmotor, behielt aber den Induktionsmotor an der Vorderachse bei. Derzeit verwendet Tesla in seinen Elektrofahrzeugen Model S und X zwei Arten von Motoren: einen Seltenerd-Permanentmagnetmotor und einen Induktionsmotor. Induktionsmotoren können mehr Leistung liefern, und Induktionsmotoren mit Permanentmagneten sind effizienter und können die Reichweite um 10 % verbessern.
Der Ursprung des Permanentmagnetmotors Apropos, wir müssen erwähnen, wie der Seltenerd-Permanentmagnetmotor entstand. Jeder weiß, dass Magnetismus Elektrizität erzeugt und Elektrizität Magnetismus erzeugt, und dass die Erzeugung eines Motors untrennbar mit einem Magnetfeld verbunden ist. Daher gibt es zwei Möglichkeiten, ein Magnetfeld bereitzustellen: Erregung und Permanentmagnet. Gleichstrommotoren, Synchronmotoren und viele Miniatur-Sondermotoren benötigen alle ein Gleichstrom-Magnetfeld. Die traditionelle Methode besteht darin, eine erregte Spule (einen Magnetpol genannt) mit einem Eisenkern zu verwenden, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Der größte Nachteil dieser Methode besteht jedoch darin, dass der Strom einen Energieverlust im Spulenwiderstand (Wärmeerzeugung) verursacht und dadurch verringert Motoreffizienz und steigende Betriebskosten. Damals dachte man: Wenn es ein permanentes Magnetfeld gibt und Elektrizität nicht mehr zur Erzeugung von Magnetismus verwendet wird, dann wird sich die Wirtschaftlichkeit des Motors verbessern. So tauchten etwa in den 1980er Jahren verschiedene Permanentmagnetmaterialien auf, die dann in Motoren eingesetzt wurden, um Permanentmagnetmotoren herzustellen.
Seltenerd-Permanentmagnetmotor übernimmt die Führung Aus welchen Materialien können Permanentmagnete hergestellt werden? Viele Internetnutzer denken, dass es nur eine Art von Material gibt. Tatsächlich gibt es vier Haupttypen von Magneten, die ein permanentes Magnetfeld erzeugen können, nämlich Keramik (Ferrit), Aluminium-Nickel-Kobalt (AlNiCo), Samarium-Kobalt (SmCo) und Neodym-Eisen-Bor (NdFeB). Spezielle Neodym-Magnetlegierungen, darunter Terbium und Dysprosium, wurden mit höheren Curie-Temperaturen entwickelt, sodass sie höheren Temperaturen von bis zu 200 °C standhalten.
Vor den 1980er Jahren waren Permanentmagnetmaterialien hauptsächlich Ferrit-Permanentmagnete und Alnico-Permanentmagnete, aber die Remanenz dieser Materialien ist nicht sehr stark, sodass das erzeugte Magnetfeld relativ schwach ist. Darüber hinaus ist die Koerzitivkraft dieser beiden Arten von Permanentmagneten gering, und sobald sie auf ein externes Magnetfeld treffen, werden sie leicht angegriffen und entmagnetisiert, was die Entwicklung von Permanentmagnetmotoren einschränkt. Lassen Sie uns über Seltenerdmagnete sprechen. Tatsächlich werden Seltenerdmagnete in zwei Arten von Permanentmagneten unterteilt: leichte Seltenerdmagnete und schwere Seltenerdmagnete. Die weltweiten Seltenerdreserven bestehen zu etwa 85 % aus leichten Seltenen Erden und zu 15 % aus schweren Seltenen Erden. Letzteres bietet Hochtemperaturmagnete, die für viele Automobilanwendungen geeignet sind. Nach den 1980er Jahren erschien ein Hochleistungs-Permanentmagnetmaterial aus seltenen Erden – der NdFeB-Permanentmagnet. Solche Materialien haben eine höhere Remanenz sowie eine höhere Koerzitivfeldstärke und Energieproduktion, aber im Allgemeinen niedrigere Curie-Temperaturen als Alternativen. Der daraus hergestellte Seltenerd-Permanentmagnetmotor hat viele Vorteile, wie z. B. einen hohen Wirkungsgrad, keine Erregerspule, sodass kein Erregerenergieverlust auftritt; Die relative magnetische Permeabilität liegt nahe an der der Luftmaschine, wodurch die Motorinduktivität verringert und der Leistungsfaktor verbessert wird. Gerade wegen der besseren Leistungsdichte und Effizienz von Seltenerd-Permanentmagnetmotoren gibt es viele verschiedene Bauformen elektrischer Antriebsmotoren, wobei die Seltenerd-Permanentmagnetmotoren am beliebtesten sind. Tesla will loswerden Abhängigkeit von chinesischen Seltenen Erden?
Jeder weiß, dass China den größten Teil der Seltenerdressourcen der Welt liefert. Auch die USA haben dies in den letzten Jahren erlebt. Sie wollen nicht von China bei der Versorgung mit Seltenen Erden eingeschränkt werden. Daher versuchte Biden nach seinem Amtsantritt, seine Beteiligung an der Lieferkette für seltene Erden zu erhöhen. Dies ist eine der Prioritäten des 2-Billionen-Dollar-Infrastrukturvorschlags. MP Materials, das 2017 eine zuvor geschlossene Mine in Kalifornien gekauft hat, bemüht sich um die Wiederherstellung der US-amerikanischen Lieferkette für Seltene Erden mit Schwerpunkt auf Neodym und Praseodym und hofft, der kostengünstigste Produzent zu werden. Lynas hat staatliche Fördermittel für den Bau einer Verarbeitungsanlage für leichte Seltene Erden in Texas erhalten und hat einen weiteren Auftrag für eine Anlage zur Trennung schwerer Seltener Erden in Texas. Obwohl die Vereinigten Staaten so viele Anstrengungen unternommen haben, glauben die Branchenvertreter, dass China kurzfristig, insbesondere im Hinblick auf die Kosten, eine beherrschende Stellung bei der Versorgung mit Seltenen Erden behalten wird, und die Vereinigten Staaten können daran überhaupt nicht rütteln.
Vielleicht hat Tesla das erkannt und überlegt, als Motoren Permanentmagnete zu verwenden, die überhaupt keine seltenen Erden verwenden. Das ist eine kühne Annahme oder ein Witz, wir wissen es immer noch nicht. Wenn Tesla Permanentmagnetmotoren aufgibt und wieder auf Induktionsmotoren umsteigt, scheint dies nicht ihre Vorgehensweise zu sein. Und Tesla möchte Permanentmagnetmotoren verwenden und verzichtet vollständig auf Seltenerd-Permanentmagnete. Daher gibt es zwei Möglichkeiten: Die eine besteht darin, innovative Ergebnisse bei den ursprünglichen Permanentmagneten aus Keramik (Ferrit) und AlNiCo zu erzielen. Die zweite besteht darin, dass die Permanentmagnete daraus bestehen Auch andere Nicht-Seltenerd-Legierungsmaterialien können die gleiche Wirkung wie die Seltenerd-Permanentmagnete beibehalten. Wenn es diese beiden nicht sind, dann spielt Tesla wahrscheinlich mit Konzepten. Da Vukovich, Präsident von Alliance LLC, sagte einmal: „Aufgrund der Eigenschaften von Seltenerdmagneten kann kein anderes Magnetmaterial mit deren hoher Festigkeit mithalten.“ Man kann Seltenerdmagnete nicht wirklich ersetzen.“
Unabhängig davon, ob Tesla mit Konzepten spielt oder seine Abhängigkeit von Chinas Seltenerdversorgung in Bezug auf Permanentmagnetmotoren wirklich loswerden will, ist der Herausgeber der Ansicht, dass Seltenerdressourcen sehr wertvoll sind und wir sie rational entwickeln und mehr bezahlen sollten Aufmerksamkeit für künftige Generationen. Gleichzeitig müssen Forscher ihre Forschungsanstrengungen verstärken. Lassen Sie uns nicht sagen, ob Teslas Formulierung gut ist oder nicht, zumindest hat sie uns einige Hinweise und Inspirationen gegeben.
