Mahle, niemiecki producent części samochodowych, opracował wysokowydajne silniki elektryczne do pojazdów elektrycznych i nie oczekuje się, że wystąpi presja na podaż i popyt na pierwiastki ziem rzadkich.
W przeciwieństwie do silników spalinowych podstawowa konstrukcja i zasada działania silników elektrycznych jest zaskakująco prosta. Myślę, że wiele osób w dzieciństwie bawiło się „napędem na cztery koła”. Jest w nim silnik elektryczny.
Zasada działania silnika polega na tym, że pole magnetyczne działa na siłę prądu, powodując obrót silnika.Silnik to urządzenie zamieniające energię elektryczną na energię mechaniczną. Wykorzystuje cewkę pod napięciem do generowania wirującego pola magnetycznego i działa na wirnik, tworząc moment obrotowy siły magnetoelektrycznej.Silnik jest łatwy w obsłudze, niezawodny w działaniu, tani i solidny w konstrukcji.
Wiele rzeczy w naszym życiu, które mogą się obracać, takich jak suszarki do włosów, odkurzacze itp., ma silniki.
Silnik w pojeździe czysto elektrycznym jest stosunkowo większy i bardziej skomplikowany, ale podstawowa zasada jest taka sama.
Materiałem potrzebnym do przenoszenia siły w silniku i materiałem przewodzącym prąd z akumulatora jest miedziana cewka wewnątrz silnika.Materiał tworzący pole magnetyczne to magnes.Są to również dwa najbardziej podstawowe materiały, z których składa się silnik.
W przeszłości magnesami stosowanymi w silnikach elektrycznych były głównie magnesy trwałe wykonane z żelaza, jednak problem polega na tym, że siła pola magnetycznego jest ograniczona.Jeśli więc zmniejszysz silnik do rozmiarów, które można dziś podłączyć do smartfona, nie uzyskasz potrzebnej siły magnetycznej.
Jednak w latach 80. XX wieku pojawił się nowy typ magnesu trwałego, zwany „magnesem neodymowym”.Magnesy neodymowe są około dwa razy silniejsze niż magnesy konwencjonalne.Dzięki temu jest stosowany w słuchawkach i zestawach słuchawkowych, które są mniejsze i potężniejsze niż smartfony.Ponadto w naszym codziennym życiu nie jest trudno znaleźć „magnesy neodymowe”.Obecnie niektóre głośniki, kuchenki indukcyjne i telefony komórkowe, z których korzystamy, zawierają „magnesy neodymowe”.
Powodem, dla którego pojazdy elektryczne uruchamiają się obecnie tak szybko, są „magnesy neodymowe”, które mogą radykalnie poprawić rozmiar lub moc silnika.Jednak po wejściu w XXI wiek pojawił się nowy problem związany ze stosowaniem pierwiastków ziem rzadkich w magnesach neodymowych.Większość zasobów pierwiastków ziem rzadkich znajduje się w Chinach. Według statystyk około 97% światowych surowców do produkcji magnesów ziem rzadkich dostarczają Chiny. Obecnie eksport tego surowca został ściśle ograniczony.
Po opracowaniu magnesów neodymowych naukowcy bezskutecznie próbowali opracować mniejsze, mocniejsze i nawet tańsze magnesy.Ponieważ Chiny kontrolują dostawy różnych metali rzadkich i pierwiastków ziem rzadkich, niektórzy analitycy uważają, że cena pojazdów elektrycznych nie spadnie zgodnie z oczekiwaniami.
Jednak ostatnio niemiecka firma Mahle zajmująca się technologią motoryzacyjną i rozwojem części z sukcesem opracowała nowy typ silnika, który w ogóle nie zawiera pierwiastków ziem rzadkich.Opracowany silnik w ogóle nie zawiera magnesów.
Takie podejście do silników jest znane jako „silnik indukcyjny” i wytwarza pole magnetyczne, przepuszczając prąd przez stojan zamiast magnesów, przez które może przepływać prąd.W tym momencie, gdy na wirnik oddziałuje pole magnetyczne, indukuje on energię potencjalną elektromotoryczną i oba elementy oddziałują ze sobą, wytwarzając siłę obrotową.
Mówiąc najprościej, jeśli pole magnetyczne jest stale generowane przez owinięcie silnika magnesami trwałymi, wówczas metodą jest zastąpienie magnesów trwałych elektromagnesami.Metoda ta ma wiele zalet, zasada działania jest prosta i jest bardzo trwała.Co najważniejsze, wydajność wytwarzania ciepła jest niewielka, a jedną z wad magnesów neodymowych jest to, że ich wydajność spada w przypadku wytwarzania dużej ilości ciepła.
Ale ma to również wady, ponieważ prąd nadal przepływa między stojanem a wirnikiem, ciepło jest bardzo poważne.Oczywiście można dobrze wykorzystać ciepło powstające podczas zbioru i wykorzystać je jako ogrzewanie wnętrza samochodu.Poza tym jest kilka minusów.MAHLE ogłosił jednak, że udało mu się opracować silnik niemagnetyczny, który nadrobił wady silnika indukcyjnego.
Nowo opracowany silnik bezmagnesowy MAHLE ma dwie główne zalety.Niestabilność podaży i popytu na pierwiastki ziem rzadkich nie wpływa na nikogo.Jak wspomniano powyżej, większość metali ziem rzadkich stosowanych w magnesach trwałych jest obecnie dostarczana przez Chiny, ale ciśnienie zasilania pierwiastkami ziem rzadkich nie ma wpływu na silniki niemagnesowe.Ponadto, ponieważ nie stosuje się metali ziem rzadkich, można je dostarczyć po niższej cenie.
Po drugie, wykazuje bardzo dobrą sprawność, gdyż silniki powszechnie stosowane w pojazdach elektrycznych mają sprawność rzędu 70-95%.Innymi słowy, jeśli zapewnisz 100% mocy, możesz zapewnić maksymalnie 95% mocy wyjściowej.Jednakże w tym procesie, ze względu na czynniki strat, takie jak utrata żelaza, utrata produkcji jest nieunikniona.
Jednak w większości przypadków skuteczność Mahlera wynosi ponad 95%, a w niektórych przypadkach nawet 96%.Chociaż dokładne liczby nie zostały ogłoszone, należy spodziewać się niewielkiego zwiększenia zasięgu w porównaniu z poprzednim modelem.
Na koniec MAHLE wyjaśnił, że opracowany silnik pozbawiony pola magnetycznego może być stosowany nie tylko w zwykłych pasażerskich pojazdach elektrycznych, ale także w pojazdach użytkowych poprzez wzmocnienie.MAHLE powiedział, że rozpoczął badania nad produkcją masową i jest głęboko przekonany, że po zakończeniu prac nad nowym silnikiem będzie w stanie dostarczać silniki bardziej stabilne, tańsze i o wyższej wydajności.
Jeśli ta technologia zostanie ukończona, być może zaawansowana technologia silników elektrycznych MAHLE może stać się nowym punktem wyjścia dla lepszej technologii pojazdów elektrycznych.
Czas publikacji: 04 lutego 2023 r