Tesla ką tik paskelbė, kad naujos kartos nuolatinių magnetų varikliai, sukonfigūruoti jų elektrinėse transporto priemonėse, visiškai nenaudos retųjų žemių medžiagų!
Tesla šūkis: Retųjų žemių nuolatiniai magnetai visiškai pašalinami
ar tai tikra?
Tiesą sakant, 2018 m. 93% pasaulio elektromobilių buvo aprūpinti jėgos pavara, varoma nuolatinio magneto varikliu, pagamintu iš retųjų žemių metalų. 2020 m. 77 % pasaulinės elektromobilių rinkos naudoja nuolatinio magneto variklius. Elektromobilių pramonės stebėtojai mano, kad Kinijai tapus viena didžiausių elektromobilių rinkų, o Kinijai didžiąja dalimi kontroliuojant retųjų žemių metalų tiekimą, mažai tikėtina, kad Kinija atsisakys nuolatinio magneto mašinų. Bet kokia yra „Tesla“ situacija ir kaip ji apie tai galvoja? 2018 m. „Tesla“ modelyje 3 pirmą kartą panaudojo integruotą nuolatinio magneto sinchroninį variklį, o priekinėje ašyje išlaikė indukcinį variklį. Šiuo metu „Tesla“ savo „Model S“ ir „X“ elektrinėse transporto priemonėse naudoja dviejų tipų variklius: vienas yra retųjų žemių nuolatinio magneto variklis, o kitas – indukcinis variklis. Indukciniai varikliai gali suteikti daugiau galios, o asinchroniniai varikliai su nuolatiniais magnetais yra efektyvesni ir gali 10 % padidinti važiavimo atstumą.
Nuolatinio magneto variklio kilmė Kalbant apie tai, turime paminėti, kaip atsirado retųjų žemių nuolatinio magneto variklis. Visi žino, kad magnetizmas generuoja elektrą, o elektra – magnetizmą, o variklio generavimas neatsiejamas nuo magnetinio lauko. Todėl yra du būdai sukurti magnetinį lauką: sužadinimas ir nuolatinis magnetas. Nuolatinės srovės varikliams, sinchroniniams varikliams ir daugeliui miniatiūrinių specialių variklių reikalingas nuolatinės srovės magnetinis laukas. Tradicinis metodas yra magnetiniam laukui gauti naudojant įtampą turinčią ritę (vadinamą magnetiniu poliu) su geležine šerdimi, tačiau didžiausias šio metodo trūkumas yra tai, kad srovė praranda energiją ritės varžoje (šilumos generavimas), taip sumažinant. variklio efektyvumas ir didėjančios eksploatacinės išlaidos. Tuo metu žmonės galvojo – jei bus nuolatinis magnetinis laukas, o magnetizmui generuoti nebenaudojama elektra, tai variklio ekonominis rodiklis pagerės. Taigi maždaug devintajame dešimtmetyje atsirado įvairių nuolatinių magnetų medžiagų, kurios vėliau buvo pritaikytos varikliams, gaminant nuolatinio magneto variklius.
Retų žemių nuolatinio magneto variklis užima lyderio poziciją Taigi, iš kokių medžiagų galima pagaminti nuolatinius magnetus? Daugelis internautų mano, kad yra tik vienos rūšies medžiaga. Tiesą sakant, yra keturi pagrindiniai magnetų tipai, galintys generuoti nuolatinį magnetinį lauką, būtent: keramikiniai (feritas), aliuminio nikelio kobalto (AlNiCo), samariumo kobalto (SmCo) ir neodimio geležies boro (NdFeB). Specialūs neodimio magnetų lydiniai, įskaitant terbį ir disprozį, buvo sukurti su aukštesne Curie temperatūra, todėl jie gali atlaikyti aukštesnę iki 200 °C temperatūrą.
Iki devintojo dešimtmečio nuolatinių magnetų medžiagos daugiausia buvo ferito nuolatiniai magnetai ir alnico nuolatiniai magnetai, tačiau šių medžiagų išliekamumas nėra labai stiprus, todėl generuojamas magnetinis laukas yra gana silpnas. Negana to, šių dviejų rūšių nuolatinių magnetų priverstinė jėga yra maža, o kai jie susiduria su išoriniu magnetiniu lauku, jie lengvai paveikiami ir išmagnetinami, o tai riboja nuolatinių magnetų variklių kūrimą. Pakalbėkime apie retųjų žemių magnetus. Tiesą sakant, retųjų žemių magnetai skirstomi į dviejų tipų nuolatinius magnetus: lengvuosius retųjų žemių ir sunkiuosius retųjų žemių magnetus. Pasaulinius retųjų žemių rezervus sudaro maždaug 85 % lengvųjų retųjų žemių metalų ir 15 % sunkiųjų retųjų žemių metalų. Pastarasis siūlo aukštos temperatūros magnetus, tinkamus daugeliui automobilių. Po devintojo dešimtmečio atsirado didelio našumo retųjų žemių nuolatinio magneto medžiaga - NdFeB nuolatinis magnetas. Tokios medžiagos pasižymi didesne išliekamybe, didesne koercija ir energijos gamyba, tačiau paprastai žemesnė Curie temperatūra nei alternatyvų. Iš jo pagamintas retųjų žemių nuolatinio magneto variklis turi daug privalumų, tokių kaip didelis efektyvumas, nėra žadinimo ritės, todėl nėra sužadinimo energijos nuostolių; santykinis magnetinis pralaidumas yra artimas oro mašinos pralaidumui, todėl sumažėja variklio induktyvumas ir pagerėja galios koeficientas. Būtent dėl geresnio retųjų žemių nuolatinių magnetų variklių galios tankio ir efektyvumo yra daug įvairių elektros pavaros variklių, o populiariausi yra retųjų žemių nuolatinių magnetų varikliai. Tesla nori atsikratyti Priklausomybė nuo Kinijos retųjų žemių?
Visi žino, kad Kinija suteikia didžiąją dalį retųjų žemių išteklių pasaulyje. Pastaraisiais metais tai pastebėjo ir Jungtinės Valstijos. Jie nenori, kad Kinija juos varžytų tiekiant retųjų žemių metalus. Todėl po to, kai Bidenas pradėjo eiti pareigas, jis bandė padidinti savo dalyvavimą retųjų žemių tiekimo grandinėje. Tai vienas iš 2 trilijonų dolerių infrastruktūros pasiūlymo prioritetų. „MP Materials“, 2017 m. įsigijusi anksčiau uždarytą kasyklą Kalifornijoje, pretenduoja atkurti JAV retųjų žemių metalų tiekimo grandinę, daugiausia dėmesio skirdama neodimiui ir prazeodimiui, ir tikisi tapti pigiausių gamintoju. Lynas gavo vyriausybės finansavimą lengvųjų retųjų žemių metalų perdirbimo gamyklai Teksase statyti ir dar vieną sutartį dėl sunkiųjų retųjų žemių atskyrimo įrenginio Teksase. Nors JAV įdėjo tiek daug pastangų, pramonės žmonės tiki, kad artimiausiu metu, ypač sąnaudų prasme, Kinija išlaikys dominuojančią padėtį retųjų žemių metalų tiekimo srityje, o JAV jos niekaip negali pakreipti.
Galbūt Tesla tai matė ir svarstė kaip variklius naudoti nuolatinius magnetus, kuriuose retųjų žemių metalai visai nenaudojami. Tai drąsi prielaida ar pokštas, mes vis dar nežinome. Jei „Tesla“ atsisakys nuolatinių magnetų variklių ir vėl pereis prie indukcinių, tai neatrodo, kad tai būtų jų veiklos stilius. O Tesla nori naudoti nuolatinių magnetų variklius ir visiškai atsisako retųjų žemių nuolatinių magnetų, todėl yra dvi galimybės: viena – gauti naujoviškų rezultatų naudojant originalius keraminius (ferito) ir AlNiCo nuolatinius magnetus. Antra, nuolatiniai magnetai pagaminti iš kitos neretųjų žemių lydinių medžiagos taip pat gali išlaikyti tokį patį poveikį kaip retųjų žemių nuolatiniai magnetai. Jei tai ne šie du, „Tesla“ greičiausiai žaidžia su koncepcijomis. Da Vukovich, Alliance LLC prezidentas, kartą pasakė, kad „dėl retųjų žemių magnetų savybių jokia kita magnetinė medžiaga negali prilygti jų didelio stiprumo savybėms. Retųjų žemių magnetų tikrai nepakeisi“.
Nepriklausomai nuo to, ar Tesla žaidžia su koncepcijomis, ar tikrai nori atsikratyti priklausomybės nuo Kinijos retųjų žemių tiekimo nuolatinių magnetų variklių atžvilgiu, redaktorius mano, kad retųjų žemių ištekliai yra labai brangūs, todėl turėtume juos plėtoti racionaliai ir mokėti daugiau. dėmesys ateities kartoms. Tuo pačiu metu mokslininkai turi dėti daugiau pastangų. Nesakykime, ar „Tesla“ formuluotė gera, ar ne, bent jau ji mums suteikė užuominų ir įkvėpimo.
