Tesla жаңа ғана электр көліктерінде конфигурацияланған тұрақты магнит қозғалтқыштарының келесі буыны сирек жер материалдарын мүлде пайдаланбайтынын хабарлады!
Tesla ұраны: Сирек жердің тұрақты магниттері толығымен жойылады
бұл шын ба?
Шын мәнінде, 2018 жылы әлемдегі электр көліктерінің 93%-ы сирек жерлерден жасалған тұрақты магнит қозғалтқышымен басқарылатын қуат блогымен жабдықталған. 2020 жылы электр көліктерінің әлемдік нарығының 77% тұрақты магнитті қозғалтқыштарды пайдаланады. Электрлік көлік саласының бақылаушылары Қытай ең ірі электрлі көлік нарығының біріне айналғандықтан және Қытай сирек жерді жеткізуді негізінен бақылап отырғандықтан, Қытайдың тұрақты магнитті машиналардан ауысуы екіталай деп санайды. Бірақ Тесланың жағдайы қандай және ол бұл туралы қалай ойлайды? 2018 жылы Tesla алдыңғы осьте асинхронды қозғалтқышты сақтай отырып, 3-ші модельде алғаш рет енгізілген тұрақты магнитті синхронды қозғалтқышты пайдаланды. Қазіргі уақытта Tesla өзінің Model S және X электр көліктерінде қозғалтқыштардың екі түрін пайдаланады, бірі сирек кездесетін тұрақты магнитті қозғалтқыш, екіншісі асинхронды қозғалтқыш. Асинхронды қозғалтқыштар көбірек қуат бере алады, ал тұрақты магниттері бар асинхронды қозғалтқыштар тиімдірек және қозғалыс ауқымын 10%-ға жақсарта алады.
Тұрақты магнитті қозғалтқыштың шығу тегі Бұл туралы айта отырып, сирек жер тұрақты магнит қозғалтқышының қалай пайда болғанын айту керек. Магнитизм электр энергиясын, ал электр тогы магнетизмді тудыратынын және қозғалтқыштың пайда болуы магнит өрісінен бөлінбейтінін бәрі біледі. Сондықтан магнит өрісін қамтамасыз етудің екі жолы бар: қозу және тұрақты магнит. Тұрақты ток қозғалтқыштары, синхронды қозғалтқыштар және көптеген миниатюралық арнайы қозғалтқыштар тұрақты ток магнит өрісін қажет етеді. Дәстүрлі әдіс магнит өрісін алу үшін темір өзегі бар қуаттандырылған катушканы (магниттік полюс деп аталады) пайдалану болып табылады, бірақ бұл әдістің ең үлкен кемшілігі токтың катушка кедергісінде (жылу генерациясында) энергияның жоғалуы, осылайша азайту болып табылады. қозғалтқыштың тиімділігі және пайдалану шығындарының өсуі. Бұл кезде адамдар ойлады - егер тұрақты магнит өрісі болса және электр энергиясы магнетизмді генерациялау үшін пайдаланылмаса, қозғалтқыштың экономикалық көрсеткіші жақсарады. Осылайша, шамамен 1980 жылдары әртүрлі тұрақты магниттік материалдар пайда болды, содан кейін олар қозғалтқыштарға қолданылып, тұрақты магнит қозғалтқыштарын жасады.
Сирек жердегі тұрақты магнит қозғалтқышы жетекші орын алады Сонымен, қандай материалдар тұрақты магнит жасай алады? Көптеген желі қолданушылары материалдың бір түрі бар деп ойлайды. Шын мәнінде, тұрақты магнит өрісін тудыратын магниттердің төрт негізгі түрі бар, атап айтқанда: керамикалық (феррит), алюминий никель кобальт (AlNiCo), самарий кобальт (SmCo) және неодим темір бор (NdFeB). Арнайы неодимді магнитті қорытпалар, соның ішінде тербий мен диспрозия жоғарырақ Кюри температурасымен әзірленді, бұл оларға 200°C-қа дейінгі жоғары температураға төтеп беруге мүмкіндік береді.
1980 жылдарға дейін тұрақты магниттік материалдар негізінен ферритті тұрақты магниттер және альнико тұрақты магниттер болды, бірақ бұл материалдардың ремененті өте күшті емес, сондықтан жасалған магнит өрісі салыстырмалы түрде әлсіз. Бұл ғана емес, тұрақты магниттердің осы екі түрінің мәжбүрлеу күші төмен және олар сыртқы магнит өрісіне тап болғаннан кейін олар оңай әсер етеді және магнитсіздендіріледі, бұл тұрақты магнитті қозғалтқыштардың дамуын шектейді. Сирек жер магниттері туралы сөйлесейік. Шын мәнінде, сирек жер магниттері тұрақты магниттердің екі түріне бөлінеді: жеңіл сирек жер және ауыр сирек жер. Жаһандық сирек жер қорының шамамен 85% жеңіл сирек кездесетін жер және 15% ауыр сирек жер қоры бар. Соңғысы көптеген автомобильдік қолданбаларға жарамды жоғары температуралық магниттерді ұсынады. 1980 жылдардан кейін жоғары өнімді сирек жер тұрақты магнит материалы - NdFeB тұрақты магниті пайда болды. Мұндай материалдардың тұрақтылығы жоғары, сонымен қатар жоғары коэрцивтілік және энергия өндіру бар, бірақ баламаларға қарағанда әдетте Кюри температурасы төмен. Одан жасалған сирек жер тұрақты магнитті қозғалтқыштың көптеген артықшылықтары бар, мысалы, жоғары тиімділік, қоздыру катушкасы жоқ, сондықтан қозу энергиясының жоғалуы болмайды; салыстырмалы магниттік өткізгіштік ауа машинасына жақын, бұл қозғалтқыш индуктивтілігін төмендетеді және қуат коэффициентін жақсартады. Сирек жердегі тұрақты магнитті қозғалтқыштардың қуат тығыздығы мен тиімділігі жоғары болғандықтан, электр жетек қозғалтқыштарының көптеген әртүрлі конструкциялары бар, ал ең танымал сирек жер тұрақты магнитті қозғалтқыштар. Тесла құтылғысы келеді Қытайдың сирек металдарына тәуелділік?
Әлемдегі сирек жер ресурстарының басым көпшілігін Қытай қамтамасыз ететінін бәрі біледі. Соңғы жылдары АҚШ та мұны көрді. Сирек кездесетін металдарды жеткізуде олар Қытай тарапынан шектелуді қаламайды. Сондықтан, Байден билікке келгеннен кейін ол сирек кездесетін жерді жеткізу тізбегіне қатысуын арттыруға тырысты. Бұл 2 триллион долларлық инфрақұрылымдық ұсыныстың басымдылықтарының бірі. 2017 жылы Калифорнияда бұрын жабылған кенішті сатып алған MP Materials неодим мен празеодимге баса назар аудара отырып, АҚШ-тың сирек жерді жеткізу тізбегін қалпына келтіруге талпынуда және ең арзан өндіруші болуға үміттенеді. Линас Техастағы жеңіл сирек металдарды өңдеу зауытын салу үшін үкіметтен қаржы алды және Техастағы ауыр сирек жерді бөлу қондырғысына тағы бір келісімшартқа ие болды. Америка Құрама Штаттары осыншама күш-жігер жұмсағанымен, саладағы адамдар қысқа мерзімде, әсіресе құны жағынан, Қытай сирек кездесетін металдарды жеткізуде басым позицияны сақтайды деп санайды және Америка Құрама Штаттары оны мүлде шайқалта алмайды.
Мүмкін Тесла мұны көрді және олар қозғалтқыш ретінде сирек жерді мүлде пайдаланбайтын тұрақты магниттерді пайдалануды қарастырды. Бұл батыл болжам немесе әзіл, біз әлі білмейміз. Егер Tesla тұрақты магниттік қозғалтқыштардан бас тартып, асинхронды қозғалтқыштарға ауысса, бұл олардың әрекет ету стилі емес сияқты. Ал Tesla тұрақты магнитті қозғалтқыштарды қолданғысы келеді және сирек жердің тұрақты магниттерінен толығымен бас тартады, сондықтан екі мүмкіндік бар: бірі - түпнұсқа керамикалық (феррит) және AlNiCo тұрақты магниттерінде инновациялық нәтижелерге ие болу, екіншісі - тұрақты магниттерден жасалған. басқа сирек емес жер қорытпалары да сирек жер тұрақты магниттері сияқты әсерді сақтай алады. Егер бұл екеуі болмаса, Тесла тұжырымдамалармен ойнауы мүмкін. «Альянс» ЖШҚ президенті Да Вукович бір кездері «сирек кездесетін жер магниттерінің сипаттамаларына байланысты басқа магниттік материалдар олардың жоғары беріктік көрсеткіштеріне сәйкес келе алмайды. Сіз сирек жер магниттерін шынымен алмастыра алмайсыз ».
Tesla концепциялармен ойнап жатқанына немесе тұрақты магнит қозғалтқыштары бойынша Қытайдың сирек жер ресурстарына тәуелділігінен шынымен құтылғысы келетініне қарамастан, редактор сирек жер ресурстары өте қымбат деп санайды және біз оларды ұтымды дамытып, көбірек төлеуіміз керек. болашақ ұрпаққа көңіл бөлу. Бұл ретте зерттеушілер өздерінің зерттеу жұмыстарын күшейтуі қажет. Тесланың тұжырымы жақсы ма, жоқ па деп айтпай-ақ қояйық, кем дегенде, ол бізге кейбір кеңестер мен шабыт берді.
