Mahle, một công ty phụ tùng ô tô của Đức, đã phát triển động cơ điện hiệu suất cao cho xe điện và dự kiến sẽ không có áp lực lên cung cầu đất hiếm.
Không giống như động cơ đốt trong, cấu tạo cơ bản và nguyên lý làm việc của động cơ điện đơn giản đến bất ngờ. Tôi nghĩ nhiều người đã chơi “xe bốn bánh” khi còn trẻ. Có một động cơ điện trong đó.
Nguyên lý làm việc của động cơ là từ trường tác dụng lên dòng điện làm cho động cơ quay.Động cơ là một thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Nó sử dụng một cuộn dây mang điện để tạo ra từ trường quay và tác động lên rôto để tạo thành mômen quay lực điện từ.Động cơ dễ sử dụng, vận hành tin cậy, giá thành rẻ và kết cấu chắc chắn.
Rất nhiều thứ trong cuộc sống của chúng ta có thể quay, chẳng hạn như máy sấy tóc, máy hút bụi, v.v., đều có động cơ.
Động cơ trong xe điện thuần túy tương đối lớn hơn và phức tạp hơn, nhưng nguyên lý cơ bản thì giống nhau.
Vật liệu cần thiết để truyền lực trong động cơ và vật liệu dẫn điện từ pin chính là cuộn dây đồng bên trong động cơ.Vật tạo nên từ trường là nam châm.Đây cũng là hai vật liệu cơ bản nhất tạo nên động cơ.
Trước đây, nam châm dùng trong động cơ điện chủ yếu là nam châm vĩnh cửu được làm bằng sắt, nhưng vấn đề là cường độ của từ trường có hạn.Vì vậy, nếu bạn thu nhỏ động cơ xuống kích thước mà nó cắm vào điện thoại thông minh ngày nay, bạn sẽ không nhận được lực từ cần thiết.
Tuy nhiên, vào những năm 1980, một loại nam châm vĩnh cửu mới xuất hiện, được gọi là “nam châm neodymium”.Nam châm neodymium mạnh gấp đôi nam châm thông thường.Do đó, nó được sử dụng trong các loại tai nghe nhỏ hơn và mạnh hơn điện thoại thông minh.Ngoài ra, không khó để tìm thấy “nam châm neodymium” trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.Hiện nay, một số loa, bếp từ và điện thoại di động trong cuộc sống của chúng ta đều có chứa “nam châm neodymium”.
Lý do khiến xe điện ngày nay khởi động nhanh như vậy là do “nam châm neodymium” có thể cải thiện đáng kể kích thước hoặc công suất của động cơ.Tuy nhiên, sau khi bước sang thế kỷ 21, một vấn đề mới nảy sinh do việc sử dụng đất hiếm trong nam châm neodymium.Hầu hết tài nguyên đất hiếm đều ở Trung Quốc. Theo thống kê, khoảng 97% nguyên liệu nam châm đất hiếm trên thế giới được cung cấp bởi Trung Quốc. Hiện nay, việc xuất khẩu nguồn tài nguyên này đã bị hạn chế nghiêm ngặt.
Sau khi phát triển nam châm neodymium, các nhà khoa học đã cố gắng và thất bại trong việc phát triển những nam châm nhỏ hơn, mạnh hơn và thậm chí rẻ hơn.Do Trung Quốc kiểm soát nguồn cung nhiều loại kim loại hiếm và đất hiếm nên một số nhà phân tích tin rằng giá xe điện sẽ không giảm như mong đợi.
Tuy nhiên, gần đây, công ty phát triển phụ tùng và công nghệ ô tô của Đức “Mahle” đã phát triển thành công một loại động cơ mới hoàn toàn không chứa nguyên tố đất hiếm.Động cơ được phát triển hoàn toàn không chứa nam châm.
Cách tiếp cận động cơ này được gọi là “động cơ cảm ứng” và nó tạo ra từ trường bằng cách cho dòng điện chạy qua stato thay vì nam châm để dòng điện có thể chạy qua.Lúc này, khi rôto chịu tác động của từ trường, nó sẽ tạo ra thế năng điện động và cả hai tương tác với nhau để tạo ra lực quay.
Nói một cách đơn giản, nếu từ trường được tạo ra vĩnh viễn bằng cách bọc động cơ bằng nam châm vĩnh cửu, thì phương pháp là thay thế nam châm vĩnh cửu bằng nam châm điện.Phương pháp này có nhiều ưu điểm, nguyên lý hoạt động đơn giản và rất bền.Quan trọng nhất là hiệu suất sinh nhiệt giảm rất ít và một trong những nhược điểm của nam châm neodymium là hiệu suất của chúng giảm khi tạo ra nhiệt độ cao.
Nhưng nó cũng có nhược điểm là dòng điện tiếp tục chạy giữa stato và rôto nên nhiệt độ rất nghiêm trọng.Tất nhiên, có thể tận dụng tốt lượng nhiệt sinh ra từ quá trình thu hoạch và sử dụng làm máy sưởi nội thất ô tô.Ngoài ra, còn có một số nhược điểm.Nhưng MAHLE thông báo rằng ông đã phát triển thành công một động cơ không từ tính, bù đắp cho những khuyết điểm của động cơ cảm ứng.
MAHLE có hai ưu điểm chính ở động cơ không nam châm mới được phát triển.Một người không bị ảnh hưởng bởi sự bất ổn của cung cầu đất hiếm.Như đã đề cập ở trên, hầu hết kim loại đất hiếm dùng trong nam châm vĩnh cửu hiện đều do Trung Quốc cung cấp, nhưng động cơ không nam châm không bị ảnh hưởng bởi áp lực cung cấp đất hiếm.Ngoài ra, do không sử dụng vật liệu đất hiếm nên có thể cung cấp với giá thấp hơn.
Thứ hai là nó cho thấy hiệu suất rất tốt, với những động cơ thường được sử dụng trong xe điện có hiệu suất khoảng 70-95%.Nói cách khác, nếu bạn cung cấp 100% năng lượng, bạn có thể cung cấp tối đa 95% sản lượng.Tuy nhiên, trong quá trình này, do các yếu tố tổn thất như hao hụt sắt nên việc thất thoát sản lượng là điều không thể tránh khỏi.
Tuy nhiên, Mahler được cho là có hiệu suất hơn 95% trong hầu hết các trường hợp và cao tới 96% trong một số trường hợp.Mặc dù con số chính xác vẫn chưa được công bố nhưng dự kiến phạm vi hoạt động sẽ tăng nhẹ so với mẫu trước đó.
Cuối cùng, MAHLE giải thích rằng động cơ không có từ tính được phát triển không chỉ có thể được sử dụng trong xe điện chở khách thông thường mà còn có thể được sử dụng trong xe thương mại thông qua bộ khuếch đại.MAHLE cho biết ông đã bắt đầu nghiên cứu sản xuất hàng loạt và ông tin chắc rằng sau khi hoàn thành quá trình phát triển động cơ mới, ông sẽ có thể cung cấp các động cơ ổn định hơn, chi phí thấp hơn và hiệu suất cao hơn.
Nếu công nghệ này được hoàn thiện, có lẽ công nghệ động cơ điện tiên tiến của MAHLE có thể trở thành điểm khởi đầu mới cho công nghệ xe điện tốt hơn.
Thời gian đăng: Feb-04-2023