Tesla práve oznámila, že ďalšia generácia motorov s permanentnými magnetmi nakonfigurovaných na ich elektrických vozidlách nebude vôbec používať materiály vzácnych zemín!
slogan Tesly: Permanentné magnety vzácnych zemín sú úplne eliminované
je to skutočné?
V skutočnosti bolo v roku 2018 93 % svetových elektrických vozidiel vybavených hnacou sústavou poháňanou motorom s permanentným magnetom vyrobeným zo vzácnych zemín. V roku 2020 používa 77 % svetového trhu elektrických vozidiel motory s permanentnými magnetmi. Pozorovatelia v odvetví elektrických vozidiel sa domnievajú, že keďže Čína sa stala jedným z najväčších trhov s elektrickými vozidlami a Čína do značnej miery kontroluje dodávky vzácnych zemín, je nepravdepodobné, že Čína prejde od strojov s permanentnými magnetmi. Aká je však situácia Tesly a ako o tom uvažuje? V roku 2018 Tesla prvýkrát použila v Modeli 3 zabudovaný synchrónny motor s permanentným magnetom, pričom indukčný motor ponechala na prednej náprave. Tesla v súčasnosti používa vo svojich elektrických vozidlách Model S a X dva typy motorov, jeden je motor s permanentným magnetom zo vzácnych zemín a druhý je indukčný motor. Indukčné motory môžu poskytnúť väčší výkon a indukčné motory s permanentnými magnetmi sú efektívnejšie a môžu zlepšiť jazdný dosah o 10%.
Pôvod motora s permanentným magnetom Keď už o tom hovoríme, musíme spomenúť, ako vznikol motor s permanentným magnetom vzácnych zemín. Každý vie, že magnetizmus generuje elektrinu a elektrina generuje magnetizmus a generovanie motora je neoddeliteľné od magnetického poľa. Preto existujú dva spôsoby, ako zabezpečiť magnetické pole: excitácia a permanentný magnet. Jednosmerné motory, synchrónne motory a mnohé miniatúrne špeciálne motory vyžadujú jednosmerné magnetické pole. Tradičnou metódou je použitie cievky pod napätím (nazývanej magnetický pól) so železným jadrom na získanie magnetického poľa, ale najväčšou nevýhodou tejto metódy je, že prúd má stratu energie v odpore cievky (výroba tepla), čím sa znižuje účinnosť motora a zvýšenie prevádzkových nákladov. V tejto dobe si ľudia mysleli – ak existuje permanentné magnetické pole a elektrina sa už nepoužíva na generovanie magnetizmu, potom sa ekonomický index motora zlepší. Takže okolo osemdesiatych rokov sa objavili rôzne materiály s permanentnými magnetmi, ktoré sa potom aplikovali na motory, čím vznikli motory s permanentnými magnetmi.
Vedenie preberá motor s permanentným magnetom zo vzácnych zemín Aké materiály teda dokážu vyrobiť permanentné magnety? Mnoho užívateľov siete si myslí, že existuje len jeden druh materiálu. V skutočnosti existujú štyri hlavné typy magnetov, ktoré môžu generovať permanentné magnetické pole, a to: keramika (ferit), hliník a nikel kobalt (AlNiCo), samárium kobalt (SmCo) a neodýmový železobór (NdFeB). Špeciálne zliatiny neodýmových magnetov vrátane terbia a dysprosia boli vyvinuté s vyššími teplotami Curie, čo im umožňuje odolávať vyšším teplotám až do 200 °C.
Pred 80-tymi rokmi boli materiály permanentných magnetov hlavne feritové permanentné magnety a alnico permanentné magnety, ale remanencia týchto materiálov nie je príliš silná, takže generované magnetické pole je relatívne slabé. Nielen to, ale koercitívna sila týchto dvoch druhov permanentných magnetov je nízka a akonáhle sa stretnú s vonkajším magnetickým poľom, sú ľahko ovplyvnené a demagnetizované, čo obmedzuje vývoj motorov s permanentnými magnetmi. Hovorme o magnetoch vzácnych zemín. V skutočnosti sú magnety vzácnych zemín rozdelené do dvoch typov permanentných magnetov: ľahké vzácne zeminy a ťažké vzácne zeminy. Globálne zásoby vzácnych zemín pozostávajú z približne 85 % ľahkých vzácnych zemín a 15 % ťažkých vzácnych zemín. Ten ponúka vysokoteplotné magnety vhodné pre mnohé automobilové aplikácie. Po 80-tych rokoch sa objavil vysoko výkonný permanentný magnet zo vzácnych zemín – permanentný magnet NdFeB. Takéto materiály majú vyššiu remanenciu, ako aj vyššiu koercitivitu a produkciu energie, ale vo všeobecnosti nižšie Curieho teploty ako alternatívy. Motor s permanentným magnetom vzácnych zemín, ktorý je z neho vyrobený, má mnoho výhod, ako je vysoká účinnosť, žiadna budiaca cievka, takže nedochádza k strate budiacej energie; relatívna magnetická permeabilita je blízka permeabilite vzduchového stroja, čo znižuje indukčnosť motora a zlepšuje účinník. Práve kvôli lepšej hustote výkonu a účinnosti motorov s permanentnými magnetmi zo vzácnych zemín existuje veľa rôznych konštrukcií elektrických hnacích motorov a najobľúbenejšie sú motory s permanentnými magnetmi vzácnych zemín. Tesla sa chce zbaviť Závislosť od čínskych vzácnych zemín?
Každý vie, že Čína poskytuje veľkú väčšinu zdrojov vzácnych zemín na svete. V posledných rokoch to vidia aj Spojené štáty. Nechcú byť obmedzovaní Čínou v dodávkach vzácnych zemín. Po nástupe Bidena sa preto snažil zvýšiť svoju účasť v dodávateľskom reťazci vzácnych zemín. Je to jedna z priorít návrhu infraštruktúry v hodnote 2 biliónov dolárov. Spoločnosť MP Materials, ktorá v roku 2017 kúpila predtým zatvorenú baňu v Kalifornii, súťaží o obnovenie dodávateľského reťazca vzácnych zemín v USA so zameraním na neodým a prazeodým a dúfa, že sa stane producentom s najnižšími nákladmi. Lynas získal vládne financovanie na vybudovanie závodu na spracovanie ľahkých vzácnych zemín v Texase a má ďalšiu zmluvu na separáciu ťažkých vzácnych zemín v Texase. Hoci USA vynaložili toľko úsilia, ľudia z priemyslu veria, že v krátkodobom horizonte, najmä z hľadiska nákladov, si Čína udrží dominantné postavenie v dodávkach vzácnych zemín a Spojené štáty s tým nemôžu vôbec otriasť.
Možno to Tesla videl a zvažovali použitie permanentných magnetov, ktoré ako motory vôbec nepoužívajú vzácne zeminy. Toto je odvážny predpoklad, alebo vtip, stále nevieme. Ak Tesla opustí motory s permanentnými magnetmi a prejde späť na indukčné motory, nezdá sa, že by to bol ich štýl. A Tesla chce používať motory s permanentnými magnetmi a úplne upúšťa od permanentných magnetov vzácnych zemín, takže existujú dve možnosti: jedna je mať inovatívne výsledky na pôvodných keramických (feritových) a AlNiCo permanentných magnetoch, druhá je, že permanentné magnety vyrobené z iné zliatinové materiály, ktoré nie sú vzácnymi zeminami, si môžu zachovať rovnaký účinok ako permanentné magnety vzácnych zemín. Ak to nie sú títo dvaja, potom sa Tesla pravdepodobne hrá s konceptmi. Da Vukovich, prezident Alliance LLC, raz povedal, že „kvôli vlastnostiam magnetov vzácnych zemín sa žiadny iný materiál magnetov nevyrovná ich vysokej pevnosti. Magnety vzácnych zemín skutočne nenahradíte“.
Bez ohľadu na to, či sa Tesla hrá s konceptmi alebo sa naozaj chce zbaviť závislosti od čínskych dodávok vzácnych zemín, pokiaľ ide o motory s permanentnými magnetmi, redaktor verí, že zdroje vzácnych zemín sú veľmi vzácne a mali by sme ich rozvíjať racionálne a platiť viac. pozornosť budúcim generáciám. Výskumníci zároveň musia zvýšiť svoje výskumné úsilie. Nehovorme, či je Teslova formulácia dobrá alebo nie, aspoň nám dala nejaké rady a inšpirácie.
