Tesla har precis meddelat att nästa generation permanentmagnetmotorer konfigurerade på deras elfordon inte kommer att använda sällsynta jordartsmetaller alls!
Tesla slogan: Sällsynta jordartsmagneter är helt eliminerade
är detta på riktigt?
Faktum är att 2018 var 93 % av världens elfordon utrustade med en drivlina som drivs av en permanentmagnetmotor gjord av sällsynta jordartsmetaller. År 2020 använder 77 % av den globala elfordonsmarknaden permanentmagnetmotorer. Observatörer av elfordonsindustrin tror att eftersom Kina har blivit en av de största elfordonsmarknaderna, och Kina till stor del har kontrollerat utbudet av sällsynta jordartsmetaller, är det osannolikt att Kina kommer att byta från permanentmagnetmaskiner. Men vad är Teslas situation och hur tänker den kring det? Under 2018 använde Tesla för första gången en inbyggd permanentmagnet synkronmotor i Model 3, samtidigt som induktionsmotorn behölls på framaxeln. För närvarande använder Tesla två typer av motorer i sina Model S- och X-elfordon, den ena är en permanentmagnetmotor med sällsynta jordartsmetaller och den andra är en induktionsmotor. Induktionsmotorer kan ge mer kraft, och induktionsmotorer med permanentmagneter är mer effektiva och kan förbättra räckvidden med 10 %.
Ursprunget till permanentmagnetmotorn På tal om detta måste vi nämna hur den sällsynta jordartsmetallmotorn kom till. Alla vet att magnetism genererar elektricitet och elektricitet genererar magnetism, och genereringen av en motor är oskiljaktig från ett magnetfält. Därför finns det två sätt att tillhandahålla ett magnetfält: excitation och permanentmagnet. DC-motorer, synkronmotorer och många specialmotorer i miniatyr kräver alla ett DC-magnetfält. Den traditionella metoden är att använda en spänningssatt spole (kallad magnetisk pol) med en järnkärna för att erhålla ett magnetfält, men den största nackdelen med denna metod är att strömmen har energiförlust i spolresistansen (värmegenerering) och därigenom minskar motoreffektivitet och ökande driftskostnader. Vid den här tiden trodde folk - om det finns ett permanent magnetfält och elektricitet inte längre används för att generera magnetism, kommer motorns ekonomiska index att förbättras. Så runt 1980-talet dök en mängd olika permanentmagnetmaterial upp, och de applicerades sedan på motorer, vilket gjorde permanentmagnetmotorer.
Sällsynt jordarts permanentmagnetmotor tar ledningen Så vilka material kan göra permanentmagneter? Många nätanvändare tror att det bara finns en sorts material. Faktum är att det finns fyra huvudtyper av magneter som kan generera ett permanent magnetfält, nämligen: keramik (ferrit), aluminiumnickelkobolt (AlNiCo), samariumkobolt (SmCo) och neodymjärnbor (NdFeB). Speciella neodymmagnetlegeringar inklusive terbium och dysprosium har utvecklats med högre Curie-temperaturer, vilket gör att de tål högre temperaturer på upp till 200°C.
Före 1980-talet var permanentmagnetmaterialen huvudsakligen ferritpermanentmagneter och alnico-permanentmagneter, men remanensen hos dessa material är inte särskilt stark, så det magnetiska fältet som genereras är relativt svagt. Inte bara det, utan koercitivkraften hos dessa två typer av permanentmagneter är låg, och när de väl möter ett externt magnetfält påverkas och avmagnetiseras de lätt, vilket begränsar utvecklingen av permanentmagnetmotorer. Låt oss prata om sällsynta jordartsmetaller. Faktum är att magneter för sällsynta jordartsmetaller är uppdelade i två typer av permanentmagneter: lätta sällsynta jordartsmetaller och tunga sällsynta jordartsmetaller. Globala sällsynta jordartsmetaller består av cirka 85 % lätta sällsynta jordartsmetaller och 15 % tunga sällsynta jordartsmetaller. Den senare erbjuder högtemperaturmagneter som är lämpliga för många fordonstillämpningar. Efter 1980-talet dök det upp en permanentmagnet av sällsynta jordartsmetaller med hög prestanda - NdFeB permanentmagnet. Sådana material har högre remanens, såväl som högre koercitivitet och energiproduktion, men generellt lägre Curie-temperaturer än alternativ. Den sällsynta jordartsmetallmotorn som är gjord av den har många fördelar, såsom hög effektivitet, ingen excitationsspole, så det finns ingen excitationsenergiförlust; den relativa magnetiska permeabiliteten är nära luftmaskinens, vilket minskar motorinduktansen och förbättrar effektfaktorn. Det är just på grund av den bättre effekttätheten och effektiviteten hos permanentmagnetmotorer för sällsynta jordartsmetaller som det finns många olika konstruktioner av elektriska drivmotorer, och de mest populära är permanentmagnetmotorer för sällsynta jordartsmetaller. Tesla vill bli av med Beroende av kinesiska sällsynta jordartsmetaller?
Alla vet att Kina tillhandahåller den stora majoriteten av sällsynta jordartsmetaller i världen. Det har också USA sett de senaste åren. De vill inte bli begränsade av Kina i utbudet av sällsynta jordartsmetaller. Därför, efter att Biden tillträdde, försökte han öka sitt deltagande i leveranskedjan för sällsynta jordartsmetaller. Det är en av prioriteringarna i förslaget om infrastruktur på 2 biljoner dollar. MP Materials, som köpte en tidigare stängd gruva i Kalifornien 2017, tävlar om att återställa den amerikanska försörjningskedjan för sällsynta jordartsmetaller, med fokus på neodym och praseodym, och hoppas bli den lägsta kostnadsproducenten. Lynas har fått statlig finansiering för att bygga en anläggning för bearbetning av lätta sällsynta jordartsmetaller i Texas och har ytterligare ett kontrakt för en tung separationsanläggning för sällsynta jordartsmetaller i Texas. Även om USA har gjort så många ansträngningar tror folk i branschen att Kina på kort sikt, särskilt vad gäller kostnad, kommer att behålla en dominerande ställning i utbudet av sällsynta jordartsmetaller, och USA kan inte skaka av den alls.
Tesla kanske såg detta, och de övervägde att använda permanentmagneter som inte alls använder sällsynta jordartsmetaller som motorer. Detta är ett djärvt antagande, eller ett skämt, vi vet fortfarande inte. Om Tesla överger permanentmagnetmotorer och byter tillbaka till induktionsmotorer, verkar det inte vara deras stil att göra saker. Och Tesla vill använda permanentmagnetmotorer och överger helt sällsynta jordartsmetaller permanentmagneter, så det finns två möjligheter: den ena är att få innovativa resultat på de ursprungliga keramiska (ferrit) och AlNiCo permanentmagneterna. Den andra är att permanentmagneterna tillverkade av andra legeringsmaterial som inte är sällsynta jordartsmetaller kan också bibehålla samma effekt som permanentmagneterna för sällsynta jordartsmetaller. Om det inte är dessa två, så leker Tesla troligen med koncept. Da Vukovich, ordförande för Alliance LLC, sa en gång att "på grund av egenskaperna hos magneter med sällsynta jordartsmetaller kan inget annat magnetmaterial matcha deras höga hållfasthetsprestanda. Du kan inte riktigt ersätta sällsynta jordartsmagneter”.
Oavsett om Tesla leker med koncept eller verkligen vill bli av med sitt beroende av Kinas utbud av sällsynta jordartsmetaller i termer av permanentmagnetmotorer, anser redaktören att resurserna för sällsynta jordartsmetaller är mycket värdefulla, och vi bör utveckla dem rationellt och betala mer uppmärksamhet på kommande generationer. Samtidigt behöver forskarna öka sina forskningsinsatser. Låt oss inte säga om Teslas formulering är bra eller inte, den har åtminstone gett oss några tips och inspirationer.
