Tesla hefur nýlega tilkynnt að næsta kynslóð af varanlegum segulmótorum sem eru stilltir á rafknúin farartæki þeirra muni alls ekki nota sjaldgæf jarðefni!
Tesla slagorð: Varanlegir segullar af sjaldgæfum jörðum eru alveg útrýmt
er þetta raunverulegt?
Reyndar, árið 2018, voru 93% rafknúinna farartækja heimsins búin aflrás sem knúin var áfram af varanlegum segulmótor úr sjaldgæfum jarðvegi. Árið 2020 notar 77% af alþjóðlegum rafbílamarkaði varanlega segulmótora. Áheyrnarfulltrúar rafbílaiðnaðarins telja að þar sem Kína er orðið einn stærsti rafbílamarkaðurinn og Kína hefur að mestu stjórnað framboði á sjaldgæfum jarðefnum, er ólíklegt að Kína muni skipta úr varanlegum segulvélum. En hver er staða Tesla og hvernig hugsar hún um það? Árið 2018 notaði Tesla innbyggðan varanlegan segulsamstilltan mótor í fyrsta skipti í Model 3, en hélt innleiðslumótornum á framásnum. Eins og er, notar Tesla tvær tegundir af mótorum í Model S og X rafknúnum ökutækjum sínum, annar er sjaldgæfur varanlegur segull mótor og hinn er örvunarmótor. Innleiðslumótorar geta veitt meira afl og innleiðslumótorar með varanlegum seglum eru skilvirkari og geta bætt aksturssvið um 10%.
Uppruni varanlegs segulmótors Talandi um þetta verðum við að nefna hvernig sjaldgæfa jarðsegulmótorinn varð til. Allir vita að segulmagn framleiðir rafmagn og rafmagn framleiðir segulmagn og myndun mótor er óaðskiljanleg frá segulsviði. Þess vegna eru tvær leiðir til að veita segulsvið: örvun og varanleg segull. DC mótorar, samstilltir mótorar og margir smámótorar þurfa allir DC segulsvið. Hefðbundin aðferð er að nota rafstraumspólu (kallast segulpól) með járnkjarna til að fá segulsvið, en stærsti ókosturinn við þessa aðferð er að straumurinn hefur orkutap í spóluviðnáminu (hitamyndun) og dregur þar með úr skilvirkni mótor og hækkandi rekstrarkostnað. Á þessum tíma hugsaði fólk - ef það er varanlegt segulsvið og rafmagn er ekki lengur notað til að mynda segulmagn, þá mun efnahagsvísitala mótorsins batna. Svo í kringum 1980 komu fram margs konar varanleg segulefni, og þau voru síðan notuð á mótora og gerðu varanlega segulmótora.
Sjaldgæfur varanleg segullmótor tekur forystuna Svo hvaða efni geta búið til varanlega segull? Margir netverjar halda að það sé aðeins ein tegund af efni. Í raun eru fjórar megingerðir segla sem geta myndað varanlegt segulsvið, nefnilega: keramik (ferrít), áli nikkel kóbalt (AlNiCo), samarium kóbalt (SmCo) og neodymium járn bór (NdFeB). Sérstakar neodymium segulblöndur, þar á meðal terbium og dysprosium, hafa verið þróaðar með hærra Curie hitastigi, sem gerir þeim kleift að standast hærra hitastig allt að 200°C.
Fyrir 1980 voru varanleg segulefni aðallega ferrít varanleg segull og alnico varanleg segull, en varanleiki þessara efna er ekki mjög sterkur, þannig að segulsviðið sem myndast er tiltölulega veikt. Ekki nóg með það, heldur er þvingunarkraftur þessara tveggja tegunda varanlegra segla lágur og þegar þeir lenda í ytra segulsviði verða þeir auðveldlega fyrir áhrifum og afsegulaðir, sem takmarkar þróun varanlegra segulmótora. Við skulum tala um sjaldgæfa jarðsegla. Reyndar er sjaldgæfum jörð seglum skipt í tvær tegundir af varanlegum seglum: ljós sjaldgæf jörð og þung sjaldgæf jörð. Alheimsbirgðir sjaldgæfra jarðar samanstanda af um það bil 85% léttum sjaldgæfum jörðum og 15% þungum sjaldgæfum jörðum. Hið síðarnefnda býður upp á háhitaflokka segla sem henta fyrir mörg bifreiðaforrit. Eftir 1980 birtist afkastamikill sjaldgæfur varanlegur varanlegur segull efni-NdFeB varanlegur segull. Slík efni hafa meiri endurlífgun, auk meiri þvingunar og orkuframleiðslu, en almennt lægra Curie hitastig en aðrir. Sjaldgæf jörð varanleg segulmótor úr honum hefur marga kosti, svo sem mikil afköst, engin örvunarspóla, þannig að það er ekkert örvunarorkutap; hlutfallslegt segulgegndræpi er nálægt því sem er í loftvélinni, sem dregur úr spólu mótorsins og bætir aflstuðulinn. Það er einmitt vegna betri aflþéttleika og skilvirkni sjaldgæfra jarðar varanlegra segulmótora sem það eru margar mismunandi hönnun rafdrifsmótora og vinsælustu eru sjaldgæfar varanlegir segulmótorar. Tesla vill losna við Ósjálfstæði á kínverskum sjaldgæfum jörðum?
Allir vita að Kína veitir yfirgnæfandi meirihluta sjaldgæfra jarðaauðlinda í heiminum. Bandaríkin hafa líka séð þetta undanfarin ár. Þeir vilja ekki láta Kína takmarka framboð á sjaldgæfum jörðum. Þess vegna, eftir að Biden tók við embætti, reyndi hann að auka þátttöku sína í sjaldgæfu jörðu aðfangakeðjunni. Það er eitt af forgangsverkefnum 2 trilljóna dala tillögu um innviði. MP Materials, sem keypti áður lokaða námu í Kaliforníu árið 2017, keppist við að endurreisa bandarísku sjaldgæfu jarðefnisbirgðakeðjuna, með áherslu á neodymium og praseodymium, og vonast til að verða lægsta kostnaðarframleiðandinn. Lynas hefur fengið ríkisstyrk til að reisa vinnslustöð fyrir léttar sjaldgæfar jarðvegi í Texas og er með annan samning um þunga sjaldgæfa jarðvegsaðskilnaðaraðstöðu í Texas. Þrátt fyrir að Bandaríkin hafi lagt svo mikið á sig, þá trúir fólk í greininni að til skamms tíma, sérstaklega hvað varðar kostnað, muni Kína halda yfirburðastöðu í framboði á sjaldgæfum jarðefnum og Bandaríkin geta alls ekki hrist hana.
Kannski sá Tesla þetta og þeir íhuguðu að nota varanlega segla sem nota alls ekki sjaldgæfa jörð sem mótora. Þetta er djörf tilgáta, eða brandari, við vitum það ekki enn. Ef Tesla yfirgefur varanlega segulmótora og skiptir aftur yfir í örvunarmótora virðist þetta ekki vera þeirra stíll að gera hlutina. Og Tesla vill nota varanlega segulmótora og yfirgefa algjörlega sjaldgæfa varanlega segulmagnaðir, svo það eru tveir möguleikar: annar er að ná nýstárlegum árangri á upprunalegu keramik (ferrít) og AlNiCo varanlegum seglum. Annað er að varanlegir segullar úr önnur efni sem ekki eru sjaldgæf jörð álfelgur geta einnig viðhaldið sömu áhrifum og varanlegir varanlegir jarðarseglar. Ef það eru ekki þessir tveir, þá er Tesla líklega að leika sér með hugtök. Da Vukovich, forseti Alliance LLC, sagði einu sinni að „vegna eiginleika sjaldgæfra jarðar segla gæti ekkert annað segulefni jafnast á við hástyrkleika þeirra. Það er í rauninni ekki hægt að skipta um sjaldgæfa jarðsegla“.
Burtséð frá því hvort Tesla er að leika sér með hugtök eða vill í raun losna við það að vera háð sjaldgæfum jarðvegi Kína hvað varðar varanlega segulmótora, þá telur ritstjórinn að auðlindir sjaldgæfra jarðar séu mjög dýrmætar og við ættum að þróa þær af skynsemi og borga meira athygli á komandi kynslóðum. Jafnframt þurfa vísindamenn að auka viðleitni til rannsókna. Við skulum ekki segja hvort uppsetning Tesla sé góð eða ekki, að minnsta kosti hefur hún gefið okkur nokkrar vísbendingar og innblástur.
