Nuolatiniai magnetiniai varikliai čia lieka, bet mes galime padaryti juos pigesniais.
"Oyota" teigia, kad ji išrado naują magnetą, skirtą didelės energijos panaudojimui, pavyzdžiui, elektriniams varikliams, kuriuose naudojamas standartinio geležies, boro, neodimio (NdFeB) magneto neodimio (retųjų elementų) kiekis.
"WSJ" sako "Toyota" "kietojo kūno" baterijos "gamybos inžinerijoje"
Retųjų žemių magnetai yra naudojami daugelyje hibridinių transporto priemonių, kai kuriose visureigis ir kitose srityse, pavyzdžiui, vėjo turbinos ir robotų technika.
Nors "retas" yra šiek tiek neteisingas žodis tokioms medžiagoms kaip neodimas (dėl didelės paklausos atsirado santykinai didelės gamybos apimties), "Toyota" pažymi, kad "yra susirūpinimas, kad deficitas išaugs, nes elektrifikuotos transporto priemonės, įskaitant hibridines ir akumuliatorines elektrines transporto priemones, tampa ateityje vis labiau populiarėja ". Šią susirūpinimą susilpnina ir retųjų žemių kasyba: nors buvo bandoma gaminti retųjų žemių metalus JAV ir kitose pasaulio dalyse, Kinijoje vyrauja retai iškasenų gavyba. Ši šalis 2011 m. Grasino nutraukti neodimio ir kitų retųjų žemių eksportą, dėl kurių metalai išaugo. Jei Kinija vėl panaudotų retą žemę kaip geopolitinį įrankį, tai galėtų reikšmingai įtakoti tokias kompanijas kaip "Toyota", kurie priklauso nuo retųjų žemių, kad galėtų sukurti tokius pavyzdinius produktus kaip "Prius".
Sukurtas naujas "Toyota" magnetas taip pat nenaudoja terbio ar disprozio, kuris gali būti pridėtas prie neodimio, kad pagerintų jo veikimą esant aukštai temperatūrai, virš 100 laipsnių Celsijaus (212 laipsnių Fahrenheit). (Iš tikrųjų, kasybos konsultacijos Roskill pažymi, kad kai kurie automobilių gamintojai naudoja terbį magnetuose, nors disprozis vis dar yra dažniausiai naudojamas magnetams su neodimiu.)
Ką daro šie magnetai?
NdFeB magnetai gali gaminti stiprią magnetinį lauką nedideliais kiekiais. Pasak "2015 m. Tvarių medžiagų ir technologijų", "NdFeB" magnetų, suporavusių su disproziu, yra didelis koerciatyvumas, ty "gebėjimas atsispirti išmagnetinimo procesui, kai jis magnetizuotas".
Nuolatinio magneto (PM) AC variklio variklyje NdFeB magnetai dažnai yra įterpti į rotorių. Kai elektrifikuojama statoriaus vielos apvija, magnetinė pritraukimas sukelia rotoriaus pasukimą. Kitais dizainais magnetai gali būti įterpti į statorių, arba magnetai gali būti pritaikyti dirbti su nuolatiniu magnetiniu lauku. Priešingai, indukciniai varikliai (kurie yra daug dažniau) nenaudoja magnetų ir pasikliauja srove, tekančia per statoriaus apvijas, kad sukeltų magnetinį lauką, dėl kurio rotorius sukasi.
Kaip jūs galite įsivaizduoti, yra keletas kompromisų tarp PM variklių ir be magnetinių indukcinių variklių. "Roskill" pažymi, kad PM sistemos yra linkę būti lengvesnės ir mažesnės, nes jie gali pasikliauti NdFeB magnetu, esančiu jų viduje, nuolatiniam magnetiniam laukui. Dauguma hibridinių transporto priemonių (HEVs) naudoja PM sistemas: su hibridine sistema jums reikia tiek baterijos, tiek vidaus degimo variklio, todėl itin svarbu sumažinti variklio dydį. (Komponentų gamintoja "Bosch" taip pat dirbo pastatų sistemose, kuriose, pavyzdžiui, naudojami tiek indukciniai varikliai, tiek nuolatinio magnetinio variklio tame pačiame gaminyje, pvz., Priekinės ir galinės ašys).
"Tesla" savo "Model S" ir "Model X" transporto priemonėse labai slinkė magnetus, pasirinkdami sunkesnę vario indukcinę sistemą. Tačiau 3 modelis, kaip pranešama, naudoja PM sistemą, greičiausiai dėl to, kad magnetai sutaupo vietos ir svorio (tai gali paveikti baterijų diapazoną), ir tokie varikliai linkę geriau įsisavinti. "Chevy Bolt" taip pat naudoja neodimiu pagrįstą magnetą, sako Roskillas.
Koks yra šis naujas magnetas?
Vietoj neodimio ar disprozio magnetas naudoja mažiau brangius retzemius metalus - lantanas ir ceris. Žinoma, tai neišnyks nuo daugelio neodimo problemos: lantanas ir ceris vis dar daugiausia iškasami Kinijoje, o kaip ir dauguma retųjų žemių, jie gali būti gamtoje žalinga aplinkai. Tačiau "Reuters" pažymi, kad nors neodimas kainuoja apie 100 dolerių už kilogramą, o disprosiumas kainuoja apie 400 dolerių už kilogramą, lantanas ir ceris kainuoja nuo 5 iki 7 dolerių už kilogramą. Idealiu atveju pigesnis magnetas gali sukelti pigesnių hibridinių ir visureigių transporto priemonių.
Padidinti / Vietoj magnetų, kurių vienoda koncentracija yra neodimas, "Toyota" magnetai koncentruoja neodimą aplink magnetinio krašto.
"Toyota"
"Toyota" panaudojo keletą gudrybių, kad sumažintų jo neodimio naudojimą. Kompanija teigia, kad paprasčiausiai neodimio pakeitimas magnetu su lantanu ir cerijumi sukelia mažesnį koerciškumo magnetą ir mažesnį atsparumą karščiui, todėl varginantis variklis bus kenksmingas. Vietoje to bendrovė sukūrė magnetą taip, kad dauguma lantano ir cerio grūdelių buvo vidiniai magnetai, o dauguma neodimo grūdų buvo iš išorės.
Automobilio gamintojas taip pat sumažino metalų grūdelių dydį magnetu. Tai buvo moksliniai tyrimai jau kurį laiką: 2015 m. "Tvarių medžiagų ir technologijų" dokumente pažymėta, kad ieškant būdų patikimai sumažinti retųjų žemių magnetų sudedamųjų dalių grūdelių dydį, magnetinė energija gali būti padidinta magnetu. "Toyota" taip pat siekė šio kelio. Jos mokslininkai sugebėjo sumažinti magnetų komponentų grūdų dydį iki vienos dešimtosios dalies, naudojamos standartiniuose magnetuose.
Šie gamybos būdai leidžia "Toyota" prarasti 20-50 proc. Neodimio, reikalingo NdFeB magnetui gaminti, neprarandant našumo ar koerciškumo. "Reuters" pažymi, kad elektromobilių magnetai greičiausiai galės pasinaudoti tik žemiausiu jo galu, bet taip pat gerai pašalinti 20 procentų reikalingo neodimio automobilio magnetu.
Šiuo metu dizainas yra preliminarus, o "Toyota" teigia, kad prieš pridedant šiuos pažangius magnetus į savo automobilius, reikia atlikti daugiau tyrimų. Iki 2020 m. Pradžios bendrovė tikisi naudoti magnetus galios pavarų sistemose, o vėliau tikisi per dešimtmetį plačiau naudoti elektra varomų transporto priemonių variklius.
"Toyota" buvo hibridinių transporto priemonių rinkos pirmtakas, tačiau vis labiau nenorėjo, kad visi elektriniai automobiliai būtų parduodami. Visais atžvilgiais, jo mokslininkai ieškojo būdų, kaip padaryti elektromobilius pažangiausius. Bendrovė paskelbė, kad 2017 metų vasarą "kietojo kūno" baterijos "gamybos inžinerijoje" buvo paskelbta, kad teoriškai būtų lengvesnė, mažesnė ir geresnė darbo temperatūra negu baterijos, kurias šiandien matome "Teslas", "Nissans" ir "Chevys" .