Tesla только что объявила, что следующее поколение двигателей с постоянными магнитами, установленных на их электромобилях, вообще не будет использовать редкоземельные материалы!
Слоган Теслы: Редкоземельные постоянные магниты полностью исключены.
это реально?
Фактически, в 2018 году 93% электромобилей в мире были оснащены трансмиссией, приводимой в движение двигателем с постоянными магнитами, изготовленными из редкоземельных металлов. В 2020 году 77% мирового рынка электромобилей будут использовать двигатели с постоянными магнитами. Обозреватели отрасли электромобилей полагают, что, поскольку Китай стал одним из крупнейших рынков электромобилей и Китай в значительной степени контролирует поставки редкоземельных элементов, маловероятно, что Китай откажется от машин с постоянными магнитами. Но какова ситуация с Tesla и что она об этом думает? В 2018 году Tesla впервые использовала встроенный синхронный двигатель с постоянными магнитами в Model 3, сохранив при этом асинхронный двигатель на передней оси. В настоящее время Tesla использует два типа двигателей в своих электромобилях Model S и X: один — двигатель с редкоземельными постоянными магнитами, а другой — асинхронный двигатель. Асинхронные двигатели могут обеспечить большую мощность, а асинхронные двигатели с постоянными магнитами более эффективны и могут увеличить запас хода на 10%.
Происхождение двигателя с постоянными магнитами Говоря об этом, мы должны упомянуть, как появился двигатель с редкоземельными постоянными магнитами. Всем известно, что магнетизм порождает электричество, а электричество порождает магнетизм, а генерация двигателя неотделима от магнитного поля. Поэтому существует два способа создания магнитного поля: возбуждение и постоянный магнит. Двигатели постоянного тока, синхронные двигатели и многие миниатюрные специальные двигатели требуют наличия магнитного поля постоянного тока. Традиционный метод заключается в использовании катушки под напряжением (называемой магнитным полюсом) с железным сердечником для получения магнитного поля, но самым большим недостатком этого метода является то, что ток имеет потери энергии в сопротивлении катушки (выделение тепла), тем самым уменьшая КПД двигателя и увеличение эксплуатационных расходов. В это время люди подумали – если будет постоянное магнитное поле и электричество больше не будет использоваться для генерации магнетизма, то экономические показатели двигателя улучшатся. Итак, примерно в 1980-х годах появились различные материалы с постоянными магнитами, которые затем стали применять в двигателях, создавая двигатели с постоянными магнитами.
Двигатель с редкоземельными постоянными магнитами выходит в лидеры Итак, из каких материалов можно сделать постоянные магниты? Многие пользователи сети думают, что существует только один вид материала. Фактически, существует четыре основных типа магнитов, которые могут генерировать постоянное магнитное поле, а именно: керамические (ферритовые), алюминий-никель-кобальт (AlNiCo), самарий-кобальт (SmCo) и неодим-железо-бор (NdFeB). Специальные неодимовые магнитные сплавы, включающие тербий и диспрозий, были разработаны с более высокими температурами Кюри, что позволяет им выдерживать более высокие температуры до 200°C.
До 1980-х годов материалами постоянных магнитов были в основном ферритовые постоянные магниты и постоянные магниты алнико, но остаточная намагниченность этих материалов не очень велика, поэтому генерируемое магнитное поле относительно слабое. Мало того, коэрцитивная сила этих двух типов постоянных магнитов невелика, и как только они сталкиваются с внешним магнитным полем, они легко подвергаются воздействию и размагничиваются, что ограничивает разработку двигателей с постоянными магнитами. Давайте поговорим о редкоземельных магнитах. Фактически редкоземельные магниты делятся на два типа постоянных магнитов: легкие редкоземельные и тяжелые редкоземельные. Мировые запасы редкоземельных элементов состоят примерно на 85% из легких редкоземельных элементов и на 15% из тяжелых редкоземельных элементов. Последний предлагает магниты, рассчитанные на высокие температуры, подходящие для многих автомобильных применений. После 1980-х годов появился высокоэффективный редкоземельный постоянный магнитный материал - постоянный магнит NdFeB. Такие материалы имеют более высокую остаточную намагниченность, а также более высокую коэрцитивную силу и производство энергии, но, как правило, более низкие температуры Кюри, чем альтернативы. Изготовленный из него двигатель с редкоземельными постоянными магнитами имеет множество преимуществ, таких как высокая эффективность, отсутствие катушки возбуждения, поэтому нет потерь энергии возбуждения; относительная магнитная проницаемость близка к таковой у пневмомашины, что снижает индуктивность двигателя и улучшает коэффициент мощности. Именно из-за лучшей удельной мощности и эффективности двигателей с редкоземельными постоянными магнитами существует множество различных конструкций электроприводных двигателей, и наиболее популярными являются двигатели с редкоземельными постоянными магнитами. Тесла хочет избавиться от Зависимость от китайских редких земель?
Всем известно, что Китай обеспечивает подавляющее большинство редкоземельных ресурсов в мире. Соединенные Штаты также видели это в последние годы. Они не хотят, чтобы Китай ограничивал их в поставках редкоземельных металлов. Поэтому после того, как Байден вступил в должность, он попытался увеличить свое участие в цепочке поставок редкоземельных металлов. Это один из приоритетов предложения по инфраструктуре стоимостью 2 триллиона долларов. Компания MP Materials, купившая ранее закрытую шахту в Калифорнии в 2017 году, борется за восстановление цепочки поставок редкоземельных металлов в США, уделяя особое внимание неодиму и празеодиму, и надеется стать производителем с наименьшими затратами. Компания Lynas получила государственное финансирование на строительство завода по переработке легких редкоземельных металлов в Техасе и заключила еще один контракт на установку по разделению тяжелых редкоземельных элементов в Техасе. Хотя Соединенные Штаты приложили так много усилий, люди в отрасли полагают, что в краткосрочной перспективе, особенно с точки зрения затрат, Китай сохранит доминирующее положение в поставках редкоземельных элементов, и Соединенные Штаты вообще не смогут его поколебать.
Возможно, Тесла это увидел, и они рассмотрели возможность использования в качестве двигателей постоянных магнитов, вообще не использующих редкоземельные элементы. Это смелое предположение или шутка, мы до сих пор не знаем. Если Тесла откажется от двигателей с постоянными магнитами и вернется к асинхронным двигателям, похоже, это не их стиль ведения дел. А Тесла хочет использовать двигатели с постоянными магнитами и полностью отказывается от редкоземельных постоянных магнитов, поэтому есть две возможности: одна — получить инновационные результаты на оригинальных керамических (ферритовых) и постоянных магнитах AlNiCo. Вторая — постоянные магниты, изготовленные из другие материалы из нередкоземельных сплавов также могут сохранять тот же эффект, что и редкоземельные постоянные магниты. Если это не эти двое, то Тесла, скорее всего, играет с концепциями. Да Вукович, президент ООО «Альянс», однажды сказал, что «из-за характеристик редкоземельных магнитов ни один другой магнитный материал не может сравниться с их высокими прочностными характеристиками. Вы не сможете заменить редкоземельные магниты».
Независимо от того, играет ли Тесла с концепциями или действительно хочет избавиться от своей зависимости от поставок редкоземельных элементов из Китая в плане двигателей с постоянными магнитами, редактор считает, что редкоземельные ресурсы очень ценны, и мы должны развивать их рационально и платить больше. внимание будущим поколениям. В то же время исследователям необходимо активизировать свои исследовательские усилия. Не будем говорить, хороша ли формулировка Теслы или нет, по крайней мере, она дала нам некоторые намеки и вдохновение.
