Tesla tocmai a anunțat că următoarea generație de motoare cu magnet permanenți configurate pe vehiculele lor electrice nu vor folosi materiale cu pământuri rare!
Sloganul Tesla: Magneții permanenți din pământuri rare sunt complet eliminați
este asta real?
De fapt, în 2018, 93% dintre vehiculele electrice ale lumii erau echipate cu un grup motopropulsor acționat de un motor cu magnet permanent realizat din pământuri rare. În 2020, 77% din piața globală a vehiculelor electrice folosește motoare cu magnet permanenți. Observatorii industriei vehiculelor electrice cred că, întrucât China a devenit una dintre cele mai mari piețe de vehicule electrice și China a controlat în mare măsură furnizarea de pământuri rare, este puțin probabil ca China să treacă de la mașinile cu magnet permanenți. Dar care este situația lui Tesla și cum crede ea despre ea? În 2018, Tesla a folosit un motor sincron cu magnet permanent încorporat pentru prima dată în Model 3, păstrând în același timp motorul cu inducție pe puntea față. În prezent, Tesla folosește două tipuri de motoare în vehiculele sale electrice Model S și X, unul este un motor cu magnet permanent din pământuri rare, iar celălalt este un motor cu inducție. Motoarele cu inducție pot oferi mai multă putere, iar motoarele cu inducție cu magneți permanenți sunt mai eficiente și pot îmbunătăți autonomia cu 10%.
Originea motorului cu magnet permanent Vorbind despre asta, trebuie să menționăm cum a apărut motorul cu magnet permanenți cu pământuri rare. Toată lumea știe că magnetismul generează electricitate, iar electricitatea generează magnetism, iar generarea unui motor este inseparabilă de un câmp magnetic. Prin urmare, există două moduri de a furniza un câmp magnetic: excitație și magnet permanent. Motoarele de curent continuu, motoarele sincrone și multe motoare speciale în miniatură necesită toate un câmp magnetic de curent continuu. Metoda tradițională este utilizarea unei bobine energizate (numită pol magnetic) cu un miez de fier pentru a obține un câmp magnetic, dar cel mai mare dezavantaj al acestei metode este că curentul are pierderi de energie în rezistența bobinei (generarea de căldură), reducând astfel eficienta motorului si cresterea costurilor de operare. În acest moment, oamenii se gândeau – dacă există un câmp magnetic permanent, iar electricitatea nu mai este folosită pentru a genera magnetism, atunci indicele economic al motorului va fi îmbunătățit. Așadar, în jurul anilor 1980, au apărut o varietate de materiale cu magnet permanenți, care au fost apoi aplicate motoarelor, făcând motoare cu magnet permanenți.
Motorul cu magnet permanent din pământuri rare preia conducerea Deci, ce materiale pot face magneți permanenți? Mulți internauți cred că există un singur tip de material. De fapt, există patru tipuri principale de magneți care pot genera un câmp magnetic permanent și anume: ceramică (ferită), aluminiu nichel cobalt (AlNiCo), samariu cobalt (SmCo) și neodim fier bor (NdFeB). Aliaje speciale de magneti de neodim, inclusiv terbiu și disproziu, au fost dezvoltate cu temperaturi Curie mai ridicate, permițându-le să reziste la temperaturi mai ridicate de până la 200°C.
Înainte de anii 1980, materialele cu magnet permanenți erau în principal magneți permanenți de ferită și magneți permanenți alnico, dar remanența acestor materiale nu este foarte puternică, astfel încât câmpul magnetic generat este relativ slab. Nu numai atât, dar forța coercitivă a acestor două tipuri de magneți permanenți este scăzută și, odată ce întâlnesc un câmp magnetic extern, sunt ușor afectați și demagnetizați, ceea ce limitează dezvoltarea motoarelor cu magnet permanenți. Să vorbim despre magneții cu pământuri rare. De fapt, magneții cu pământuri rare sunt împărțiți în două tipuri de magneți permanenți: pământuri rare ușoare și pământuri rare grele. Rezervele globale de pământuri rare constau în aproximativ 85% pământuri rare ușoare și 15% pământuri rare grele. Acesta din urmă oferă magneți cu o temperatură ridicată potriviti pentru multe aplicații auto. După anii 1980, a apărut un magnet permanent cu pământuri rare de înaltă performanță - magnetul permanent NdFeB. Astfel de materiale au o remanență mai mare, precum și o coercivitate și o producție de energie mai mare, dar în general temperaturi Curie mai scăzute decât alternativele. Motorul cu magnet permanent din pământuri rare realizat din acesta are multe avantaje, cum ar fi eficiență ridicată, fără bobină de excitare, astfel încât nu există pierderi de energie de excitație; permeabilitatea magnetică relativă este apropiată de cea a mașinii de aer, ceea ce reduce inductanța motorului și îmbunătățește factorul de putere. Tocmai datorită densității de putere și eficienței mai bune a motoarelor cu magnet permanenți cu pământuri rare, există multe modele diferite de motoare de antrenare electrice, iar cele mai populare sunt motoarele cu magnet permanenți cu pământuri rare. Tesla vrea să scape de Dependență de pământurile rare chinezești?
Toată lumea știe că China furnizează marea majoritate a resurselor de pământuri rare din lume. Și Statele Unite au văzut acest lucru în ultimii ani. Ei nu vor să fie constrânși de China în furnizarea de pământuri rare. Prin urmare, după ce Biden a preluat mandatul, a încercat să-și sporească participarea în lanțul de aprovizionare cu pământuri rare. Este una dintre prioritățile propunerii de infrastructură de 2 trilioane de dolari. MP Materials, care a cumpărat o mină închisă anterior în California în 2017, luptă pentru a restabili lanțul de aprovizionare cu pământuri rare din SUA, cu accent pe neodim și praseodim, și speră să devină producătorul cu cel mai mic cost. Lynas a primit finanțare guvernamentală pentru a construi o fabrică ușoară de procesare a pământurilor rare în Texas și are un alt contract pentru o instalație grea de separare a pământurilor rare în Texas. Deși Statele Unite au făcut atât de multe eforturi, oamenii din industrie cred că pe termen scurt, mai ales din punct de vedere al costurilor, China își va menține o poziție dominantă în furnizarea de pământuri rare, iar Statele Unite nu o pot zgudui deloc.
Poate că Tesla a văzut acest lucru și s-au gândit să folosească magneți permanenți care nu folosesc deloc pământuri rare ca motoare. Aceasta este o presupunere îndrăzneață sau o glumă, încă nu știm. Dacă Tesla abandonează motoarele cu magnet permanenți și trece înapoi la motoare cu inducție, acesta nu pare să fie stilul lor de a face lucrurile. Și Tesla vrea să folosească motoare cu magnet permanenți și abandonează complet magneții permanenți cu pământuri rare, așa că există două posibilități: una este să aibă rezultate inovatoare pe magneții permanenți ceramici (ferită) și AlNiCo originali, A doua este că magneții permanenți din și alte materiale din aliaje de pământuri rare pot menține același efect ca și magneții permanenți din pământuri rare. Dacă nu sunt acești doi, atunci Tesla se joacă probabil cu concepte. Da Vukovich, președintele Alliance LLC, a spus odată că „datorită caracteristicilor magneților cu pământuri rare, niciun alt material de magnet nu poate egala performanța lor de înaltă rezistență. Nu poți înlocui cu adevărat magneții cu pământuri rare”.
Indiferent dacă Tesla se joacă cu concepte sau dorește cu adevărat să scape de dependența sa de aprovizionarea cu pământuri rare a Chinei în ceea ce privește motoarele cu magnet permanenți, editorul consideră că resursele pământurilor rare sunt foarte prețioase și ar trebui să le dezvoltăm rațional și să plătim mai mult. atenție la generațiile viitoare. În același timp, cercetătorii trebuie să-și sporească eforturile de cercetare. Să nu spunem dacă formularea lui Tesla este bună sau nu, cel puțin ne-a oferit câteva indicii și inspirații.
