A Tesla nemrég bejelentette, hogy az elektromos járműveikre konfigurált állandó mágneses motorok következő generációja egyáltalán nem használ ritkaföldfémeket!
A Tesla szlogenje: A ritkaföldfém állandó mágnesek teljesen megszűntek
ez igazi?
Valójában 2018-ban a világ elektromos járműveinek 93%-át ritkaföldfémekből készült állandó mágneses motorral hajtott hajtáslánccal szerelték fel. 2020-ban a globális elektromos járművek piacának 77%-a használ állandó mágneses motorokat. Az elektromos járműipar megfigyelői úgy vélik, hogy mivel Kína az elektromos járművek egyik legnagyobb piacává vált, és Kína nagymértékben ellenőrzi a ritkaföldfémek kínálatát, nem valószínű, hogy Kína átáll az állandó mágneses gépekről. De mi a Tesla helyzete, és hogyan vélekedik erről? 2018-ban a Tesla először használt beágyazott állandó mágneses szinkronmotort a Model 3-ban, miközben megtartotta az indukciós motort az első tengelyen. Jelenleg a Tesla kétféle motort használ Model S és X elektromos járműveiben, az egyik egy ritkaföldfém állandó mágneses motor, a másik pedig egy indukciós motor. Az indukciós motorok nagyobb teljesítményt biztosítanak, az állandó mágneses indukciós motorok pedig hatékonyabbak, és 10%-kal javíthatják a hatótávolságot.
Az állandó mágneses motor eredete Ennek apropóján meg kell említenünk, hogyan jött létre a ritkaföldfém állandó mágneses motor. Mindenki tudja, hogy a mágnesesség elektromosságot generál, az elektromosság pedig mágnest, és a motor generálása elválaszthatatlan a mágneses tértől. Ezért kétféleképpen lehet mágneses mezőt létrehozni: gerjesztéssel és állandó mágnessel. Az egyenáramú motorokhoz, a szinkronmotorokhoz és sok miniatűr speciális motorhoz egyenáramú mágneses mezőre van szükség. A hagyományos módszer szerint egy vasmagos feszültség alá helyezett tekercset (úgynevezett mágneses pólusnak) használnak mágneses tér létrehozására, de ennek a módszernek a legnagyobb hátránya, hogy az áramnak energiavesztesége van a tekercs ellenállásában (hőtermelés), ezáltal csökkentve. a motor hatékonysága és a növekvő üzemeltetési költségek. Ebben az időben az emberek azt gondolták - ha van állandó mágneses tér, és már nem használnak elektromosságot a mágnesesség generálására, akkor a motor gazdasági indexe javul. Így az 1980-as évek környékén számos állandó mágneses anyag jelent meg, amelyeket aztán motorokra alkalmaztak, állandó mágneses motorokat készítve.
A ritkaföldfém állandó mágneses motor átveszi a vezetést Tehát milyen anyagokból készíthetők állandó mágnesek? Sok netező úgy gondolja, hogy csak egyféle anyag létezik. Valójában négy fő típusú mágnes létezik, amelyek állandó mágneses teret generálhatnak, nevezetesen: kerámia (ferrit), alumínium-nikkel-kobalt (AlNiCo), szamárium-kobalt (SmCo) és neodímium-vas-bór (NdFeB). Speciális neodímium mágneses ötvözeteket, köztük terbiumot és diszpróziumot fejlesztettek ki magasabb Curie-hőmérsékletekkel, amelyek lehetővé teszik, hogy ellenálljanak a magasabb hőmérsékletnek, akár 200 °C-nak.
Az 1980-as évek előtt az állandó mágnesek főként ferrit állandó mágnesek és alnico állandó mágnesek voltak, de ezeknek az anyagoknak a remanenciája nem túl erős, így a keletkezett mágneses tér viszonylag gyenge. Nem csak ez, hanem ennek a kétféle állandó mágnesnek a kényszerítő ereje alacsony, és ha külső mágneses térrel találkoznak, könnyen befolyásolhatók és lemágnesezhetők, ami korlátozza az állandó mágneses motorok fejlesztését. Beszéljünk a ritkaföldfém mágnesekről. Valójában a ritkaföldfém mágneseket kétféle állandó mágnesre osztják: könnyű ritkaföldfém és nehéz ritkaföldfém. A globális ritkaföldfém-készletek körülbelül 85%-a könnyű ritkaföldfémből és 15%-a nehéz ritkaföldfémből áll. Ez utóbbi magas hőmérsékletű mágneseket kínál számos autóipari alkalmazáshoz. Az 1980-as évek után megjelent egy nagy teljesítményű ritkaföldfém állandó mágnes, az NdFeB állandó mágnes. Az ilyen anyagok nagyobb remanenciával, valamint nagyobb koercitivitással és energiatermeléssel rendelkeznek, de általában alacsonyabb Curie-hőmérsékletűek, mint az alternatíváké. A belőle készült ritkaföldfém állandó mágneses motornak számos előnye van, például nagy hatásfok, nincs gerjesztőtekercs, így nincs gerjesztési energiaveszteség; a relatív mágneses permeabilitás közel áll a léggépéhez, ami csökkenti a motor induktivitását és javítja a teljesítménytényezőt. Pontosan a ritkaföldfém állandó mágneses motorok jobb teljesítménysűrűsége és hatásfoka miatt sokféle kivitelű elektromos hajtómotor létezik, a legnépszerűbbek pedig a ritkaföldfém állandó mágneses motorok. A Tesla meg akar szabadulni Függőség a kínai ritkaföldfémektől?
Mindenki tudja, hogy Kína biztosítja a világ ritkaföldfém-készleteinek túlnyomó részét. Az Egyesült Államok is ezt tapasztalta az elmúlt években. Nem akarják, hogy Kína korlátozza őket a ritkaföldfém-ellátásban. Ezért Biden hivatalba lépése után megpróbálta növelni részvételét a ritkaföldfémek ellátási láncában. Ez a 2 billió dolláros infrastrukturális javaslat egyik prioritása. Az MP Materials, amely 2017-ben vásárolt egy korábban bezárt kaliforniai bányát, az Egyesült Államok ritkaföldfém-ellátási láncának helyreállításáért verseng, a neodímiumra és a prazeodímiumra összpontosítva, és abban reménykedik, hogy a legalacsonyabb költségű gyártó lesz. Lynas állami támogatást kapott egy könnyű ritkaföldfém-feldolgozó üzem megépítéséhez Texasban, és újabb szerződést kötött egy texasi nehéz ritkaföldfém-leválasztó létesítményre. Bár az Egyesült Államok annyi erőfeszítést tett, az iparban dolgozók úgy vélik, hogy rövid távon, különösen a költségeket tekintve, Kína megőrzi domináns pozícióját a ritkaföldfém-ellátásban, és az Egyesült Államok egyáltalán nem tudja megingatni.
Talán a Tesla látta ezt, és fontolóra vették olyan állandó mágnesek használatát, amelyek egyáltalán nem használnak ritkaföldfémeket motorként. Ez merész feltételezés, vagy vicc, még mindig nem tudjuk. Ha a Tesla felhagy az állandó mágneses motorokkal, és visszavált az indukciós motorokra, úgy tűnik, nem ez a stílusuk. A Tesla pedig állandó mágneses motorokat akar használni, és teljesen elhagyja a ritkaföldfém állandó mágneseket, így két lehetőség van: az egyik, hogy innovatív eredményeket érjünk el az eredeti kerámia (ferrit) és AlNiCo állandó mágneseken. A második az, hogy az állandó mágnesek más nem ritkaföldfém-ötvözet anyagok is megőrzik ugyanazt a hatást, mint a ritkaföldfém állandó mágnesek. Ha nem ez a kettő, akkor a Tesla valószínűleg a koncepciókkal játszik. Da Vukovich, az Alliance LLC elnöke egyszer azt mondta, hogy „a ritkaföldfém-mágnesek jellemzői miatt semmilyen más mágneses anyag nem érheti el nagy szilárdságú teljesítményüket. A ritkaföldfém mágneseket nem igazán lehet helyettesíteni”.
Függetlenül attól, hogy a Tesla a koncepciókkal játszik, vagy valóban meg akar szabadulni a kínai ritkaföldfém-ellátástól való függőségétől az állandó mágneses motorok terén, a szerkesztő úgy véli, hogy a ritkaföldfém-források nagyon értékesek, és racionálisan kell fejlesztenünk őket, és többet kell fizetni figyelem a jövő generációira. Ugyanakkor a kutatóknak fokozniuk kell kutatási erőfeszítéseiket. Azt ne mondjuk, hogy a Tesla összetétele jó-e vagy sem, legalábbis adott néhány tippet és inspirációt.
