Tesla создаст электродвигатель с постоянными магнитами, не содержащий редкоземельных элементов, объявила компания сегодня на своем Investor Day.
Редкоземельные элементы являются предметом споров в цепочках поставок электромобилей, поскольку их поставки трудно обеспечить, а подавляющее большинство мирового производства либо добывается, либо перерабатывается в Китае.
Это важно по нескольким причинам, не в последнюю очередь из-за текущего стремления администрации Байдена к domestically produced electric vehicle component materials (производству комплектующих для электромобилей внутри страны).
Однако существует множество заблуждений относительно того, что такое редкоземельный элемент и сколько их используется в электромобилях. На самом деле, литий-ионные аккумуляторы обычно не содержат редкоземельных элементов (хотя и содержат другие «критические минералы», как определено в Inflation Reduction Act).
В периодической таблице «редкоземельные элементы» — это те, что выделены красным на графике ниже: лантаноиды, плюс скандий и иттрий. На самом деле они не так уж редки, неодим примерно на две трети более распространен, чем медь.
Редкоземельные элементы в электромобилях используются в электродвигателях, а не в аккумуляторах. Наиболее широко используется неодим, который применяется в мощных магнитах для динамиков, жестких дисков и электродвигателей. Диспрозий, тербий и празеодим обычно используются в качестве добавок в магниты на основе неодима.
Кроме того, редкоземельные элементы используются не во всех типах электродвигателей — Tesla использует их в двигателях с постоянными магнитами постоянного тока, но не в своих асинхронных двигателях переменного тока.
Изначально Tesla использовала в своих автомобилях асинхронные двигатели переменного тока, которым не требовались редкоземельные элементы. Собственно, отсюда и название компании — Никола Тесла был изобретателем асинхронного двигателя переменного тока. Но затем, когда вышел Model 3, компания представила новый двигатель с постоянными магнитами и впоследствии начала использовать эти двигатели и в других своих автомобилях.
Tesla заявила сегодня, что в период с 2017 по 2022 год ей удалось сократить использование редкоземельных элементов в новых приводных агрегатах Model 3 на 25% за счет повышения эффективности трансмиссии.
Но теперь, похоже, Tesla пытается получить лучшее из обоих миров: двигатель с постоянными магнитами, но без редкоземельных элементов.
Во время презентации Investor Day Tesla показала слайд, сравнивающий текущее использование редкоземельных элементов в двигателе с постоянными магнитами Model Y с потенциальным двигателем следующего поколения:
Tesla не уточнила, *какие именно* элементы она использует, возможно, считая эту информацию коммерческой тайной, которую она не хочет раскрывать. Но первое число, вероятно, неодим, а остальные могут быть диспрозием и тербием.
Что касается будущего двигателя — что ж, мы действительно не уверены. График Tesla гласит, что новый двигатель будет включать постоянный магнит, но магнит не будет использовать редкоземельные элементы.
Постоянные магниты на основе неодима уже некоторое время являются стандартом для таких применений, но за последнее десятилетие были проведены исследования, посвященные другим потенциальным материалам, которые могли бы его заменить. Хотя Tesla не уточнила, какой из них она планирует использовать, похоже, она близка к решению — или, по крайней мере, видит возможность найти лучшее решение в ближайшем будущем.
Лучший комментарий от OV
Понравилось 53 людям
Основной альтернативой неодимово-железо-борным постоянным магнитам являются обычные ферритовые (оксид железа, обычно с добавлением бария или стронция). Всегда можно сделать постоянный магнит сильнее, просто используя больше магнита, но пространство внутри ротора двигателя ограничено, а неодимово-железо-борные магниты дают гораздо большую намагниченность при меньшем количестве материала. Другие материалы для постоянных магнитов на рынке включают AlNiCo (сплавы алюминия, никеля и кобальта), которые хорошо работают при высоких температурах, но легко теряют свою намагниченность, и самарий-кобальт, другой редкоземельный магнит, похожий на NdFeB, но лучше справляющийся с высокими температурами. Ведутся исследования по ряду альтернативных материалов, в основном нацеленных на промежуточный сегмент между ферритами и редкоземельными элементами, но это пока находится в лаборатории, а не в серьезном производстве.
Я подозреваю, что Tesla нашла способ использовать роторы с ферритовыми магнитами. Если они сокращали количество редкоземельных элементов, это означает, что они сокращали количество постоянных магнитов в роторе. Я готов поспорить, что они решили получить свой пониженный по сравнению с нормой магнитный поток от большого куска феррита, а не от маленького кусочка NdFeB. Я могу ошибаться, и они могли сотрудничать с кем-то, кто занимается пилотным производством альтернативных материалов. Но мне это кажется маловероятным — Tesla нацелена на крупномасштабное производство, что, по сути, означает либо редкоземельные элементы, либо ферриты.
Посмотреть все комментарии