Tesla har nettopp annonsert at neste generasjon permanentmagnetmotorer konfigurert på deres elektriske kjøretøy ikke vil bruke sjeldne jordartsmaterialer i det hele tatt!
Tesla-slagord: Sjeldne jordarters permanentmagneter er fullstendig eliminert
er dette ekte?
Faktisk, i 2018 var 93 % av verdens elektriske kjøretøy utstyrt med en drivlinje drevet av en permanentmagnetmotor laget av sjeldne jordarter. I 2020 bruker 77 % av det globale elbilmarkedet permanentmagnetmotorer. Observatører av elbilindustrien mener at ettersom Kina har blitt et av de største elbilmarkedene, og Kina i stor grad har kontrollert tilgangen på sjeldne jordarter, er det usannsynlig at Kina vil bytte fra permanentmagnetmaskiner. Men hva er Teslas situasjon og hvordan tenker den om det? I 2018 brukte Tesla en innebygd permanentmagnet synkronmotor for første gang i Model 3, mens induksjonsmotoren beholdtes på forakselen. For tiden bruker Tesla to typer motorer i sine Model S og X elektriske kjøretøyer, den ene er en permanentmagnetmotor med sjeldne jordarter og den andre er en induksjonsmotor. Induksjonsmotorer kan gi mer kraft, og induksjonsmotorer med permanente magneter er mer effektive og kan forbedre kjørerekkevidden med 10 %.
Opprinnelsen til permanent magnetmotor Når vi snakker om dette, må vi nevne hvordan den sjeldne jordartsmagnetmotoren ble til. Alle vet at magnetisme genererer elektrisitet og elektrisitet genererer magnetisme, og genereringen av en motor er uatskillelig fra et magnetfelt. Derfor er det to måter å gi et magnetfelt på: eksitasjon og permanent magnet. DC-motorer, synkronmotorer og mange miniatyr spesialmotorer krever alle et DC-magnetfelt. Den tradisjonelle metoden er å bruke en energisert spole (kalt en magnetisk pol) med en jernkjerne for å oppnå et magnetfelt, men den største ulempen med denne metoden er at strømmen har energitap i spolemotstanden (varmeutvikling), og dermed reduseres motoreffektivitet og økende driftskostnader. På dette tidspunktet trodde folk - hvis det er et permanent magnetfelt, og elektrisitet ikke lenger brukes til å generere magnetisme, vil den økonomiske indeksen til motoren bli forbedret. Så rundt 1980-tallet dukket det opp en rekke permanentmagnetmaterialer, og de ble deretter brukt på motorer, og laget permanentmagnetmotorer.
Sjelden jords permanentmagnetmotor tar ledelsen Så hvilke materialer kan lage permanente magneter? Mange nettbrukere tror at det bare finnes én type materiale. Faktisk er det fire hovedtyper av magneter som kan generere et permanent magnetfelt, nemlig: keramikk (ferritt), aluminium nikkel kobolt (AlNiCo), samarium kobolt (SmCo) og neodymjernbor (NdFeB). Spesielle neodymmagnetlegeringer inkludert terbium og dysprosium er utviklet med høyere Curie-temperaturer, slik at de tåler høyere temperaturer på opptil 200°C.
Før 1980-tallet var permanentmagnetmaterialene hovedsakelig ferritt permanentmagneter og alnico permanentmagneter, men remanensen til disse materialene er ikke veldig sterk, så magnetfeltet som genereres er relativt svakt. Ikke bare det, men tvangskraften til disse to typene permanentmagneter er lav, og når de først møter et eksternt magnetfelt, blir de lett påvirket og avmagnetisert, noe som begrenser utviklingen av permanentmagnetmotorer. La oss snakke om sjeldne jordartsmagneter. Faktisk er sjeldne jordarters magneter delt inn i to typer permanente magneter: lette sjeldne jordarter og tunge sjeldne jordarter. Globale reserver av sjeldne jordarter består av omtrent 85 % lette sjeldne jordarter og 15 % tunge sjeldne jordarter. Sistnevnte tilbyr høytemperaturklassifiserte magneter som er egnet for mange bilapplikasjoner. Etter 1980-tallet dukket det opp en høyytelses permanentmagnetmateriale av sjeldne jordarter - NdFeB permanentmagnet. Slike materialer har høyere remanens, samt høyere tvangsevne og energiproduksjon, men generelt lavere Curie-temperaturer enn alternativer. Den sjeldne jordartsmagnetmotoren laget av den har mange fordeler, for eksempel høy effektivitet, ingen eksitasjonsspole, så det er ingen tap av eksitasjonsenergi; den relative magnetiske permeabiliteten er nær den til luftmaskinen, noe som reduserer motorinduktansen og forbedrer effektfaktoren. Det er nettopp på grunn av den bedre effekttettheten og effektiviteten til sjeldne jordarters permanentmagnetmotorer at det finnes mange forskjellige design av elektriske drivmotorer, og de mest populære er sjeldne jordarters permanentmagnetmotorer. Tesla ønsker å bli kvitt Avhengighet av kinesiske sjeldne jordarter?
Alle vet at Kina gir det store flertallet av sjeldne jordartsressurser i verden. Det har også USA sett de siste årene. De ønsker ikke å bli begrenset av Kina i forsyningen av sjeldne jordarter. Derfor, etter at Biden tiltrådte, prøvde han å øke sin deltakelse i forsyningskjeden for sjeldne jordarter. Det er en av prioriteringene i forslaget om infrastruktur på 2 billioner dollar. MP Materials, som kjøpte en tidligere stengt gruve i California i 2017, kjemper om å gjenopprette den amerikanske forsyningskjeden for sjeldne jordarter, med fokus på neodym og praseodym, og håper å bli den laveste kostnadsprodusenten. Lynas har mottatt statlig finansiering for å bygge et prosessanlegg for lette sjeldne jordarter i Texas og har en annen kontrakt for et tungt separasjonsanlegg for sjeldne jordarter i Texas. Selv om USA har gjort så mange anstrengelser, tror folk i bransjen at på kort sikt, spesielt når det gjelder kostnader, vil Kina opprettholde en dominerende posisjon i tilbudet av sjeldne jordarter, og USA kan ikke rokke ved det i det hele tatt.
Kanskje Tesla så dette, og de vurderte å bruke permanente magneter som ikke bruker sjeldne jordarter i det hele tatt som motorer. Dette er en dristig antagelse, eller en spøk, vi vet fortsatt ikke. Hvis Tesla forlater permanentmagnetmotorer og bytter tilbake til induksjonsmotorer, ser ikke dette ut til å være deres stil å gjøre ting på. Og Tesla ønsker å bruke permanentmagnetmotorer, og forlater fullstendig permanentmagneter av sjeldne jordarter, så det er to muligheter: den ene er å ha innovative resultater på de originale keramiske (ferritt) og AlNiCo permanentmagnetene. Den andre er at permanentmagnetene laget av andre legeringsmaterialer som ikke er sjeldne jordarter, kan også opprettholde samme effekt som permanentmagnetene for sjeldne jordarter. Hvis det ikke er disse to, så leker Tesla sannsynligvis med konsepter. Da Vukovich, president for Alliance LLC, sa en gang at "på grunn av egenskapene til magneter med sjeldne jordarter, kan ingen andre magnetmaterialer matche deres høye styrkeytelse. Du kan egentlig ikke erstatte sjeldne jordartsmagneter”.
Uansett om Tesla leker med konsepter eller virkelig ønsker å kvitte seg med sin avhengighet av Kinas forsyning med sjeldne jordarter når det gjelder permanentmagnetmotorer, mener redaktøren at sjeldne jordartsressurser er svært dyrebare, og vi bør utvikle dem rasjonelt, og betale mer oppmerksomhet til fremtidige generasjoner. Samtidig må forskerne øke sin forskningsinnsats. La oss ikke si om Teslas formulering er god eller ikke, den har i det minste gitt oss noen hint og inspirasjoner.
