Tesla acaba de anunciar que a próxima xeración de motores de imáns permanentes configurados nos seus vehículos eléctricos non utilizará en absoluto materiais de terras raras.
Lema de Tesla: Os imáns permanentes de terras raras son completamente eliminados
isto é real?
De feito, en 2018, o 93% dos vehículos eléctricos do mundo estaban equipados cun tren motriz impulsado por un motor de imán permanente feito de terras raras. En 2020, o 77% do mercado mundial de vehículos eléctricos utiliza motores de imáns permanentes. Os observadores da industria de vehículos eléctricos cren que, como China converteuse nun dos maiores mercados de vehículos eléctricos e China controlou en gran medida a subministración de terras raras, é improbable que China cambie de máquinas de imáns permanentes. Pero cal é a situación de Tesla e como o pensa? En 2018, Tesla utilizou por primeira vez un motor síncrono de imán permanente incorporado no Model 3, mentres mantivo o motor de indución no eixe dianteiro. Actualmente, Tesla usa dous tipos de motores nos seus vehículos eléctricos Model S e X, un é un motor de imán permanente de terras raras e o outro é un motor de indución. Os motores de indución poden proporcionar máis potencia e os motores de indución con imáns permanentes son máis eficientes e poden mellorar a autonomía nun 10%.
A orixe do motor de imán permanente Falando disto, temos que mencionar como xurdiu o motor de imán permanente de terras raras. Todo o mundo sabe que o magnetismo xera electricidade e a electricidade xera magnetismo, e a xeración dun motor é inseparable dun campo magnético. Polo tanto, hai dúas formas de proporcionar un campo magnético: excitación e imán permanente. Os motores de CC, os motores síncronos e moitos motores especiais en miniatura requiren un campo magnético de CC. O método tradicional é utilizar unha bobina energizada (chamada polo magnético) cun núcleo de ferro para obter un campo magnético, pero a maior desvantaxe deste método é que a corrente ten perda de enerxía na resistencia da bobina (xeración de calor), reducindo así eficiencia do motor e aumento dos custos operativos. Neste momento, a xente pensaba: se hai un campo magnético permanente e xa non se usa electricidade para xerar magnetismo, o índice económico do motor mellorarase. Así, ao redor da década de 1980, apareceron unha variedade de materiais de imán permanente, e despois aplicáronse aos motores, facendo motores de imán permanente.
O motor de imán permanente de terras raras toma o liderado Entón, que materiais poden facer imáns permanentes? Moitos internautas pensan que só hai un tipo de material. De feito, existen catro tipos principais de imáns que poden xerar un campo magnético permanente, a saber: cerámica (ferrita), aluminio níquel cobalto (AlNiCo), samario cobalto (SmCo) e neodimio ferro boro (NdFeB). Desenvolvéronse aliaxes especiais de imán de neodimio, incluíndo terbio e disprosio, con temperaturas de Curie máis altas, o que lles permite soportar temperaturas máis altas de ata 200 °C.
Antes da década de 1980, os materiais de imán permanente eran principalmente imáns permanentes de ferrita e imáns permanentes de alnico, pero a remanencia destes materiais non é moi forte, polo que o campo magnético xerado é relativamente débil. Non só iso, senón que a forza coercitiva destes dous tipos de imáns permanentes é baixa e, unha vez que atopan un campo magnético externo, son facilmente afectados e desmagnetizados, o que restrinxe o desenvolvemento de motores de imáns permanentes. Falemos dos imáns de terras raras. De feito, os imáns de terras raras divídense en dous tipos de imáns permanentes: terras raras lixeiras e terras raras pesadas. As reservas mundiais de terras raras consisten aproximadamente nun 85% de terras raras lixeiras e nun 15% de terras raras pesadas. Este último ofrece imáns de alta temperatura axeitados para moitas aplicacións automotrices. Despois da década de 1980, apareceu un material de imán permanente de terras raras de alto rendemento: un imán permanente de NdFeB. Estes materiais teñen unha maior remanencia, así como unha maior coercitividade e produción de enerxía, pero xeralmente temperaturas de Curie máis baixas que as alternativas. O motor de imán permanente de terras raras feito con el ten moitas vantaxes, como a alta eficiencia, sen bobina de excitación, polo que non hai perda de enerxía de excitación; a permeabilidade magnética relativa é próxima á da máquina de aire, o que reduce a inductancia do motor e mellora o factor de potencia. É precisamente pola mellor densidade de potencia e eficiencia dos motores de imáns permanentes de terras raras que hai moitos deseños diferentes de motores de accionamento eléctrico, e os máis populares son os motores de imáns permanentes de terras raras. Tesla quere desfacerse Dependencia das terras raras chinesas?
Todo o mundo sabe que China proporciona a gran maioría dos recursos de terras raras do mundo. Estados Unidos tamén o viu nos últimos anos. Non queren verse limitados por China no abastecemento de terras raras. Polo tanto, despois de que Biden asumise o cargo, intentou aumentar a súa participación na cadea de subministración de terras raras. É unha das prioridades da proposta de infraestrutura de 2 billóns de dólares. MP Materials, que comprou unha mina previamente pechada en California en 2017, compite por restaurar a cadea de subministración de terras raras dos Estados Unidos, con foco no neodimio e praseodimio, e espera converterse no produtor de menor custo. Lynas recibiu financiamento do goberno para construír unha planta de procesamento de terras raras lixeiras en Texas e ten outro contrato para unha instalación de separación de terras raras pesadas en Texas. Aínda que os Estados Unidos fixeron tantos esforzos, a xente da industria cre que a curto prazo, especialmente en termos de custo, China manterá unha posición dominante no abastecemento de terras raras e os Estados Unidos non poden abalala en absoluto.
Quizais Tesla viu isto, e consideraron usar imáns permanentes que non usan terras raras en absoluto como motores. Esta é unha suposición ousada, ou unha broma, aínda non o sabemos. Se Tesla abandona os motores de imáns permanentes e volve aos motores de indución, este non parece ser o seu estilo de facer as cousas. E Tesla quere usar motores de imáns permanentes e abandona completamente os imáns permanentes de terras raras, polo que hai dúas posibilidades: unha é ter resultados innovadores sobre os imáns permanentes de cerámica (ferrita) e AlNiCo orixinais, a segunda é que os imáns permanentes feitos de outros materiais de aliaxe de terras raras tamén poden manter o mesmo efecto que os imáns permanentes de terras raras. Se non son estes dous, entón Tesla probablemente estea xogando cos conceptos. Da Vukovich, presidente de Alliance LLC, dixo unha vez que "debido ás características dos imáns de terras raras, ningún outro material de imán pode igualar o seu rendemento de alta resistencia. Realmente non podes substituír os imáns de terras raras”.
Independentemente de se Tesla está xogando con conceptos ou realmente quere desfacerse da súa dependencia do abastecemento de terras raras de China en termos de motores de imáns permanentes, o editor cre que os recursos de terras raras son moi preciosos, e debemos desenvolvelos de forma racional e pagar máis. atención ás xeracións futuras. Ao mesmo tempo, os investigadores deben aumentar os seus esforzos de investigación. Non digamos se a formulación de Tesla é boa ou non, polo menos deunos algúns consellos e inspiracións.
