Tesla tikko paziņoja, ka nākamās paaudzes pastāvīgo magnētu motori, kas konfigurēti viņu elektriskajos transportlīdzekļos, vispār neizmantos retzemju materiālus!
Tesla sauklis: Retzemju pastāvīgie magnēti ir pilnībā likvidēti
vai tas ir īsts?
Faktiski 2018. gadā 93% pasaules elektrisko transportlīdzekļu bija aprīkoti ar spēka piedziņu, ko darbina pastāvīgā magnēta motors, kas izgatavots no retzemju metāliem. 2020. gadā 77% pasaules elektrisko transportlīdzekļu tirgus izmanto pastāvīgo magnētu motorus. Elektrisko transportlīdzekļu nozares novērotāji uzskata, ka, tā kā Ķīna ir kļuvusi par vienu no lielākajiem elektrisko transportlīdzekļu tirgiem un Ķīna lielā mērā ir kontrolējusi retzemju metālu piegādi, ir maz ticams, ka Ķīna pāriet no pastāvīgo magnētu mašīnām. Bet kāda ir Teslas situācija un kā tā par to domā? 2018. gadā Tesla modelī 3 pirmo reizi izmantoja iegulto pastāvīgā magnēta sinhrono motoru, vienlaikus saglabājot asinhrono motoru uz priekšējās ass. Pašlaik Tesla savos Model S un X elektriskajos transportlīdzekļos izmanto divu veidu motorus, viens ir retzemju pastāvīgā magnēta motors, bet otrs ir indukcijas motors. Asinhronie motori var nodrošināt lielāku jaudu, un asinhronie motori ar pastāvīgajiem magnētiem ir efektīvāki un var uzlabot braukšanas diapazonu par 10%.
Pastāvīgā magnēta motora izcelsme Runājot par to, ir jāpiemin, kā radās retzemju pastāvīgā magnēta motors. Ikviens zina, ka magnētisms rada elektrību, bet elektrība rada magnētismu, un motora ģenerēšana nav atdalāma no magnētiskā lauka. Tāpēc ir divi veidi, kā nodrošināt magnētisko lauku: ierosme un pastāvīgais magnēts. Līdzstrāvas motoriem, sinhronajiem motoriem un daudziem miniatūriem īpašiem motoriem ir nepieciešams līdzstrāvas magnētiskais lauks. Tradicionālā metode ir izmantot sprieguma spoli (sauktu par magnētisko polu) ar dzelzs serdi, lai iegūtu magnētisko lauku, taču šīs metodes lielākais trūkums ir tas, ka strāvai ir enerģijas zudumi spoles pretestībā (siltuma ģenerēšana), tādējādi samazinot. motora efektivitāte un pieaugošās ekspluatācijas izmaksas. Tolaik cilvēki domāja – ja ir pastāvīgs magnētiskais lauks un magnētisma ģenerēšanai vairs neizmanto elektrību, tad uzlabosies motora ekonomiskais rādītājs. Tātad ap 1980. gadiem parādījās dažādi materiāli ar pastāvīgo magnētu, un pēc tam tos izmantoja motoriem, izgatavojot pastāvīgo magnētu motorus.
Retzemju pastāvīgo magnētu motors uzņemas vadību Tātad, no kādiem materiāliem var izgatavot pastāvīgos magnētus? Daudzi interneta lietotāji domā, ka ir tikai viena veida materiāli. Faktiski pastāv četri galvenie magnētu veidi, kas var radīt pastāvīgu magnētisko lauku, proti: keramika (ferīts), alumīnija niķeļa kobalts (AlNiCo), samārija kobalts (SmCo) un neodīma dzelzs bors (NdFeB). Īpaši neodīma magnētu sakausējumi, tostarp terbijs un disprozijs, ir izstrādāti ar augstāku Kirī temperatūru, ļaujot tiem izturēt augstāku temperatūru līdz 200°C.
Pirms 1980. gadiem pastāvīgo magnētu materiāli galvenokārt bija ferīta pastāvīgie magnēti un alnico pastāvīgie magnēti, taču šo materiālu remanence nav ļoti spēcīga, tāpēc radītais magnētiskais lauks ir salīdzinoši vājš. Ne tikai tas, bet arī šo divu veidu pastāvīgo magnētu piespiedu spēks ir zems, un, tiklīdz tie saskaras ar ārēju magnētisko lauku, tie tiek viegli ietekmēti un atmagnetizēti, kas ierobežo pastāvīgo magnētu motoru attīstību. Parunāsim par retzemju magnētiem. Faktiski retzemju magnēti ir sadalīti divu veidu pastāvīgajos magnētos: vieglos retzemju magnētus un smagos retzemju magnētus. Pasaules retzemju krājumi sastāv no aptuveni 85% vieglo retzemju metālu un 15% smago retzemju metālu. Pēdējais piedāvā augstas temperatūras magnētus, kas piemēroti daudziem automobiļu lietojumiem. Pēc 1980. gadiem parādījās augstas veiktspējas retzemju pastāvīgā magnēta materiāls - NdFeB pastāvīgais magnēts. Šādiem materiāliem ir augstāka remanence, kā arī augstāka koercivitāte un enerģijas ražošana, bet parasti zemāka Kirī temperatūra nekā alternatīvām. No tā izgatavotajam retzemju pastāvīgo magnētu motoram ir daudz priekšrocību, piemēram, augsta efektivitāte, nav ierosmes spoles, tāpēc nav ierosmes enerģijas zudumu; relatīvā magnētiskā caurlaidība ir tuvu gaisa mašīnas caurlaidībai, kas samazina motora induktivitāti un uzlabo jaudas koeficientu. Tieši retzemju pastāvīgo magnētu motoru labāka jaudas blīvuma un efektivitātes dēļ ir daudz dažādu elektrisko piedziņas motoru dizainu, un populārākie ir retzemju pastāvīgo magnētu motori. Tesla vēlas atbrīvoties Atkarība no Ķīnas retzemju metāliem?
Ikviens zina, ka Ķīna nodrošina lielāko daļu retzemju resursu pasaulē. To pēdējos gados ir novērojušas arī ASV. Viņi nevēlas, lai Ķīna viņus ierobežotu retzemju metālu piegādē. Tāpēc pēc Baidena stāšanās amatā viņš centās palielināt savu dalību retzemju piegādes ķēdē. Tā ir viena no 2 triljonu dolāru infrastruktūras priekšlikuma prioritātēm. Uzņēmums MP Materials, kas 2017. gadā iegādājās iepriekš slēgtu raktuvi Kalifornijā, sacenšas par ASV retzemju metālu piegādes ķēdes atjaunošanu, koncentrējoties uz neodīmu un prazeodīmu, un cer kļūt par zemāko izmaksu ražotāju. Lynas ir saņēmis valdības finansējumu, lai izveidotu vieglo retzemju metālu pārstrādes rūpnīcu Teksasā, un ir vēl viens līgums par smago retzemju metālu atdalīšanas iekārtu Teksasā. Lai gan ASV ir pielikušas tik daudz pūļu, nozares cilvēki uzskata, ka īstermiņā, īpaši izmaksu ziņā, Ķīna saglabās dominējošo stāvokli retzemju metālu piegādē, un ASV to nemaz nevar satricināt.
Iespējams, Tesla to redzēja, un viņi apsvēra iespēju izmantot pastāvīgos magnētus, kuros retzemju metāli vispār netiek izmantoti kā motori. Tas ir drosmīgs pieņēmums vai joks, mēs joprojām nezinām. Ja Tesla atsakās no pastāvīgo magnētu motoriem un pārslēdzas atpakaļ uz indukcijas motoriem, šķiet, ka tas nav viņu darbības stils. Un Tesla vēlas izmantot pastāvīgo magnētu motorus un pilnībā atsakās no retzemju pastāvīgajiem magnētiem, tāpēc ir divas iespējas: viena ir iegūt novatoriskus rezultātus oriģinālajiem keramikas (ferīta) un AlNiCo pastāvīgajiem magnētiem, otrs ir tas, ka pastāvīgie magnēti ir izgatavoti no arī citi neretzemju sakausējumu materiāli var saglabāt tādu pašu efektu kā retzemju pastāvīgie magnēti. Ja tie nav šie divi, tad Tesla, visticamāk, spēlējas ar koncepcijām. Da Vukovičs, Alliance LLC prezidents, reiz teica, ka "retzemju magnētu īpašību dēļ neviens cits magnētu materiāls nevar līdzināties to augstajai izturībai. Retzemju magnētus īsti nevar aizstāt”.
Neatkarīgi no tā, vai Tesla spēlējas ar koncepcijām vai tiešām vēlas atbrīvoties no atkarības no Ķīnas retzemju piegādēm pastāvīgo magnētu motoru ziņā, redaktors uzskata, ka retzemju resursi ir ļoti vērtīgi, un mums tie ir jāattīsta racionāli un jāmaksā vairāk. uzmanību nākamajām paaudzēm. Tajā pašā laikā pētniekiem jāpalielina savi pētniecības centieni. Neteiksim, vai Teslas formulējums ir labs vai nē, vismaz tas mums ir devis dažus mājienus un iedvesmu.
