Tesla je pravkar objavila, da naslednja generacija motorjev s trajnimi magneti, konfiguriranih na njihovih električnih vozilih, sploh ne bo uporabljala redkih zemeljskih materialov!
Teslin slogan: Trajni magneti redkih zemelj so popolnoma odpravljeni
je to res?
Pravzaprav je bilo leta 2018 93 % električnih vozil na svetu opremljenih s pogonskim sklopom, ki ga poganja motor s trajnimi magneti iz redkih zemelj.Leta 2020 77 % svetovnega trga električnih vozil uporablja motorje s trajnimi magneti.Opazovalci industrije električnih vozil menijo, da ker je Kitajska postala eden največjih trgov električnih vozil in je Kitajska v veliki meri nadzorovala dobavo redkih zemelj, ni verjetno, da bo Kitajska prešla s strojev s trajnimi magneti.Toda kakšen je položaj Tesle in kako o tem razmišlja? Leta 2018 je Tesla v modelu 3 prvič uporabil sinhronski motor s trajnim magnetom, medtem ko je obdržal indukcijski motor na sprednji osi.Trenutno Tesla uporablja dve vrsti motorjev v svojih električnih vozilih Model S in X, eden je redkozemski motor s trajnimi magneti, drugi pa indukcijski motor.Indukcijski motorji lahko zagotovijo več moči, indukcijski motorji s trajnimi magneti pa so bolj učinkoviti in lahko izboljšajo doseg vožnje za 10 %.
Izvor motorja s trajnimi magneti Ko že govorimo o tem, moramo omeniti, kako je nastal motor s trajnimi magneti iz redkih zemelj.Vsi vedo, da magnetizem ustvarja elektriko in elektrika ustvarja magnetizem, in ustvarjanje motorja je neločljivo povezano z magnetnim poljem.Zato obstajata dva načina za zagotavljanje magnetnega polja: vzbujanje in trajni magnet. Enosmerni motorji, sinhroni motorji in številni miniaturni posebni motorji zahtevajo enosmerno magnetno polje.Tradicionalna metoda je uporaba tuljave pod napetostjo (imenovane magnetni pol) z železnim jedrom za pridobitev magnetnega polja, vendar je največja pomanjkljivost te metode ta, da ima tok izgubo energije v uporu tuljave (generacija toplote), s čimer se zmanjša učinkovitost motorja in povečanje obratovalnih stroškov. V tem času so ljudje mislili – če obstaja stalno magnetno polje in se električna energija ne uporablja več za ustvarjanje magnetizma, se bo ekonomski indeks motorja izboljšal.Tako so se okrog osemdesetih let prejšnjega stoletja pojavili različni materiali s trajnimi magneti, ki so jih nato uporabili za motorje in izdelali motorje s trajnimi magneti.
Motor s trajnimi magneti iz redkih zemelj prevzame vodilno vlogo Kateri materiali torej lahko naredijo trajne magnete?Mnogi uporabniki interneta mislijo, da obstaja samo ena vrsta gradiva.Pravzaprav obstajajo štiri glavne vrste magnetov, ki lahko ustvarijo trajno magnetno polje, in sicer: keramika (ferit), aluminij nikelj kobalt (AlNiCo), samarij kobalt (SmCo) in neodim železo bor (NdFeB).Posebne zlitine neodimovega magneta, vključno s terbijem in disprozijem, so bile razvite z višjimi Curiejevimi temperaturami, kar jim omogoča, da prenesejo višje temperature do 200 °C.
Pred osemdesetimi leti prejšnjega stoletja so bili trajni magnetni materiali predvsem feritni trajni magneti in trajni magneti alnico, vendar remanenca teh materialov ni zelo močna, zato je ustvarjeno magnetno polje razmeroma šibko.Ne le to, ampak prisilna sila teh dveh vrst trajnih magnetov je nizka, in ko naletijo na zunanje magnetno polje, so zlahka prizadeti in razmagneteni, kar omejuje razvoj motorjev s trajnimi magneti. Pogovorimo se o magnetih redkih zemelj.Pravzaprav se magneti redkih zemelj delijo na dve vrsti trajnih magnetov: lahke redke zemlje in težke redke zemlje.Globalne zaloge redkih zemelj sestavljajo približno 85 % lahkih redkih zemelj in 15 % težkih redkih zemelj.Slednji ponuja visokotemperaturne magnete, primerne za številne avtomobilske aplikacije.Po osemdesetih letih prejšnjega stoletja se je pojavil visoko zmogljiv trajni magnet iz redkih zemelj - trajni magnet NdFeB. Takšni materiali imajo večjo remanenco, kot tudi večjo koercitivnost in proizvodnjo energije, vendar na splošno nižje temperature Curie kot alternative.Redki zemeljski motor s trajnim magnetom, izdelan iz njega, ima številne prednosti, kot je visoka učinkovitost, brez vzbujalne tuljave, zato ni izgube energije vzbujanja;relativna magnetna prepustnost je blizu prepustnosti zračnega stroja, kar zmanjša induktivnost motorja in izboljša faktor moči.Prav zaradi boljše gostote moči in učinkovitosti motorjev s trajnimi magneti iz redkih zemelj obstaja veliko različnih izvedb elektromotorjev, najbolj priljubljeni pa so motorji s trajnimi magneti iz redkih zemelj. Tesla se želi znebiti Odvisnost od kitajskih redkih zemelj?
Vsi vedo, da Kitajska zagotavlja veliko večino virov redkih zemelj na svetu.To so v zadnjih letih opazile tudi ZDA.Ne želijo, da jih Kitajska omejuje pri dobavi redkih zemelj.Zato je Biden po nastopu funkcije poskušal povečati svojo udeležbo v dobavni verigi redkih zemelj.To je ena od prednostnih nalog 2 bilijona dolarjev vrednega infrastrukturnega predloga.Podjetje MP Materials, ki je leta 2017 kupilo prej zaprt rudnik v Kaliforniji, se poteguje za obnovitev dobavne verige redkih zemelj v ZDA, s poudarkom na neodimu in prazeodimu, in upa, da bo postalo proizvajalec z najnižjimi stroški.Lynas je prejel državno financiranje za izgradnjo tovarne za predelavo lahkih redkih zemelj v Teksasu in ima še eno pogodbo za obrat za ločevanje težkih redkih zemelj v Teksasu.Čeprav so si Združene države toliko prizadevale, ljudje v industriji verjamejo, da bo kratkoročno, zlasti v smislu stroškov, Kitajska ohranila prevladujoč položaj pri dobavi redkih zemelj in ZDA se tega sploh ne morejo otresti.
Morda je Tesla to videl in so razmišljali o uporabi trajnih magnetov, ki sploh ne uporabljajo redkih zemelj kot motorjev.To je drzna domneva ali šala, še vedno ne vemo.Če Tesla opusti motorje s trajnimi magneti in preklopi nazaj na indukcijske motorje, se zdi, da to ni njihov način dela.In Tesla želi uporabljati motorje s trajnimi magneti in popolnoma opušča redke zemeljske trajne magnete, tako da obstajata dve možnosti: ena je inovativni rezultati na originalnih keramičnih (feritnih) in trajnih magnetih AlNiCo, druga je, da so trajni magneti izdelani iz tudi drugi materiali iz zlitin redkih zemelj lahko ohranijo enak učinek kot trajni magneti redkih zemelj.Če nista ta dva, potem se Tesla verjetno igra s koncepti.Da Vukovich, predsednik Alliance LLC, je nekoč dejal, da »zaradi lastnosti magnetov redkih zemelj noben drug magnetni material ne more doseči njihove visoke trdnosti.Redkih zemeljskih magnetov v resnici ne morete nadomestiti”.
Ne glede na to, ali se Tesla igra s koncepti ali se resnično želi znebiti svoje odvisnosti od kitajske dobave redkih zemelj v smislu motorjev s trajnimi magneti, urednik meni, da so viri redkih zemelj zelo dragoceni in bi jih morali razvijati racionalno in plačati več pozornost do prihodnjih generacij.Hkrati morajo raziskovalci povečati svoja raziskovalna prizadevanja.Da ne rečemo, ali je Teslina formulacija dobra ali ne, nam je vsaj dala nekaj namigov in navdihov.