Állandó mágneses motorok vannak itt, hogy maradjanak, de kevésbé költségesek lehetünk.
oyota azt mondja, hogy új mágnest kitalált nagy energiájú alkalmazásokhoz, mint például az elektromos motorok, amelyek egy szabványos vas-, bór-, neodímium (NdFeB) mágnes neodímium mennyiségét (ritka földi elemét) töltötték.
A Toyota a "gyártástechnikában" egy szilárdtest-akkumulátorra, mondja a WSJ
A ritkaföldfém mágneseket sok hibrid járművön, néhány teljesen elektromos járművön és más alkalmazásokban alkalmazzák, mint a szélturbinák és a robotika.
Bár a "ritka" egy kissé téves elnevezés egy olyan anyaghoz, mint a neodímium (a magas kereslet viszonylag magas termelési volumenhez vezetett), a Toyota megjegyzi, hogy "vannak aggodalmak, hogy a hiányok villamosított járművekként fognak fejlődni, beleértve a hibrid és akkumulátoros elektromos járműveket is egyre népszerűbb a jövőben. " Ezt a problémát a ritkaföldfém-bányászat koncentrációja erősíti: bár az USA-ban és a világ más részein próbálkoztak a ritkaföldfémekkel való bányászathoz, a ritka földbányászat túlnyomó része Kínában fordul elő. Az ország azzal fenyegetőzött, hogy 2011-ben megállítja a neodímium és más ritkaföldfémek exportját, ami a fémek árainak átadását eredményezte. Ha Kína újra geopolitikai eszközként kívánja használni a ritkaföldfémes hozzáférést, akkor jelentős hatással lehet a ritkaföldfémekhez hasonló vállalatokra, mint például a Toyota, hogy olyan zászlóshajó termékeket építsenek, mint a Prius.
A Toyota által kifejlesztett új mágnes nem terbiumot vagy diszproziót is tartalmaz, amelyet neodímiumhoz lehet felhordani, hogy magas hőmérsékleten, 100 Celsius fok felett (212 fok Fahrenheit) magasabb legyen. (Valójában a bányászati tanácsadó Roskill megjegyzi, hogy néhány autógyártó már nem használja a terbiumot a mágnesekben, bár a dysprosium még mindig neodímiummal ellátott mágnesekkel van ellátva.)
Mit csinálnak ezek a mágnesek?
A NdFeB mágnesek képesek kis térfogatú erős mágneses mezőt előállítani. Ha diszproziával párosul, az NdFeB mágnesek magas koercitivitást mutatnak, vagyis "képesek ellenállni a demagnetizációnak, miután mágnesezik" - mondja 2015-ben a fenntartható anyagokról és technológiákról.
A permanens mágneses (PM) AC autómotorokban a NdFeB mágnesek gyakran be vannak ágyazva a rotorba. Ha az állórészben lévő huzalokat villamosítják, akkor a mágneses vonzás a rotor forgását eredményezi. Más modellekben a mágnesek beágyazhatók az állórészbe, vagy a mágneseket úgy lehet elrendezni, hogy egy DC mágneses mezővel dolgozzanak. Ezzel ellentétben az induktív motorok (amelyek sokkal gyakoribbak) nem használnak mágnest, és támaszkodnak az áramlási áramlatokon keresztül az állórésztekercseken, hogy mágneses mezőt indukáljanak, ami a forgórész forgatásához vezet.
Elképzelhető, hogy a PM motorok és a mágneses indukciós motorok között számos kompromisszum van. Roskill megjegyzi, hogy a PM-alapú rendszerek általában könnyebbek és kisebbek, mivel az állandó mágneses mezőre támaszkodhatnak a beépített NdFeB mágnesen. A legtöbb hibrid jármű (HEV) PM rendszereket használ: hibrid rendszerrel egyaránt szüksége van egy akkumulátorra és egy belső égésű motorra, így a motor méretének csökkentése a legfontosabb. (A komponensek gyártója a Bosch is olyan épületrendszereken dolgozott, amelyek ugyanabban a termékben induktív motorokat és állandó mágneses motorokat használnak, például az első és a hátsó tengely számára.)
A Tesla híres mágneseket száguldott a S modell és a X-es típusú járművek között, és egy nehezebb réz-indukciós rendszert választott. De a 3-as modell szerint PM-rendszert használnak, valószínűleg azért, mert a mágnesek gazdaságosítják a helyet és a súlyt (ami befolyásolhatja az akkumulátorok hatótávolságát), és az ilyen motorok jobb gyorsulást eredményeznek. A Chevy Bolt neodímium alapú mágnest is használ, mondja Roskill.
Mi van ebben az új mágnesben?
Neodímium vagy dysprosium helyett a mágnes kevésbé költséges, ritkaföldfémeket, lantánt és cériumot használ. Természetesen ez nem szünteti meg a legtöbb kérdést a neodímiummal: a lantán és a cérium még mindig túlnyomórészt bányásznak Kínában, és a legtöbb ritkaföldfémhez hasonlóan környezetkárosítóak lehetnek. De a Reuters megjegyzi, hogy míg a neodímium költsége körülbelül 100 dollár / kg és a dysprosium költsége körülbelül 400 dollár / kg, a lantán és a cérium költsége körülbelül $ 5 és $ 7 / kg. Ideális esetben az olcsóbb mágnes olcsóbb hibrid és elektromos elektromos járművekhez vezethet.
Nagyítás / A neodímium egyenletes koncentrációjú mágnesek helyett a Toyota mágnesei koncentrálják a neodímiumot a mágnes élei körül.
Toyota
A Toyota néhány trükköt használt a neodímium használatának csökkentésére. A cég azt mondja, hogy a neodímium lantán és mágneses lencse egyszerű helyettesítésével csökkentett koercitivitással és csökkentett hőállósággal rendelkező részmágneseket eredményez, ami a motor teljesítményét fogja szenvedni. Ehelyett a cég összeállította a mágnest, úgyhogy a lantán és a cérium magvak nagy része a mágnességen belül volt, és a legtöbb neodímiumszemcsék kívülről voltak.
Az automaker szintén csökkentette a fémek szemcseméretét a mágnesben. Ez a kutatás már régen a kutatási út volt: a 2015-ös Fenntartható anyagok és technológiák című dokumentum megállapította, hogy a ritkaföldfémek összetevői gabonaméretének megbízható csökkentése érdekében a mágnesben tárolt mágneses energia növelhető. A Toyota nyilvánvalóan folytatta ezt az utat. Kutatói képesek csökkenteni a mágnesek összetevőinek szemcseméretét a szabványos mágnesekhez használt tizedekhez képest.
Ezek a gyártási technikák lehetővé teszik a Toyota számára, hogy elveszítse a neodímium 20-50% -át, ami ahhoz szükséges, hogy egy NdFeB mágnest készítsen anélkül, hogy elveszítené a teljesítményt vagy a kényszert. A Reuters megjegyzi, hogy az elektromos járműmágnesek csak akkor képesek lesznek kihasználni az alsó végét, de jó, ha megszünteti a szükséges neodímium 20 százalékát a jármű mágnesében.
Mostanra a tervek előzetesek, és a Toyota azt mondja, hogy több kutatást kell végeznie, mielőtt hozzáadná ezeket a fejlett mágneseket az autójához. A 2020-as évek elején a vállalat reméli, hogy a mágneseket a hajtómű-rendszerekben használja, majd azt reméli, hogy az elektromos járműmotorokban az elmúlt évtizedben szélesebb körben alkalmazható.
A Toyota úttörő szerepet töltött be a hibrid járművek piacán, de egyre inkább vonakodott az összes elektromos járművet piacra dobni. Mindenesetre kutatói arra törekedtek, hogy az elektromos járművek élvonalbeli legyenek. A vállalat 2017 nyarán bejelentette, hogy egy "szilárdtestalapú" gyártástechnikában van, amely elméletileg könnyebb, kisebb, és jobb üzemi hőmérséklet-tartományban van, mint az elemek, amelyeket ma látunk a Teslas, a Nissans és a Chevys .