Nav retzemju un motora? Klausoties vietējo piegādātāju skaidrojumus par retzemju dzinēju samazināšanu
Ķīnas auto ziņas
Nesen Teslas spēka agregātu biznesa viceprezidents Kolins Kempbels sacīja, ka kompānijas nākamās paaudzes motoros vispār netiks izmantoti retzemju materiāli. Šī ziņa bija kā akmens, kas iemests mierīgā ezerā, izraisot ažiotāžu nozarē. Tiek ziņots, ka no 2017. līdz 2022. gadam Tesla ir veiksmīgi samazinājusi retzemju metālu izmantošanu Model 3 piedziņas modulī par 25 procentiem, pateicoties transmisijas sistēmas efektivitātes uzlabošanai. 2020. gadā Tesla atklāja, ka izstrādā jauna veida nemagnētisku motoru ar virsmas pastāvīgo magnētu komutētās pretestības (SPSRM) motoru, kas apvieno pastāvīgo magnētu motoru un komutācijas pretestības (SRM) motoru priekšrocības. , vienlaikus izvairoties no abu trūkumiem, var sasniegt augstu efektivitāti, lielu jaudas blīvumu un augstu griezes momenta blīvumu, neizmantojot retzemju materiālus.
Tesla ir pazīstama kā jaunās enerģijas transportlīdzekļu ēras vēja lāpstiņš. Kāds ir retzemju motors, ko tā atbalsta? Cik daudz "šļakatu" tas var radīt nozarē?
Nav retzemju, tas nenozīmē, ka nav magnētisma
Zaļā un zema oglekļa satura ceļa praktizēšanas un elektrifikācijas vispusīgas attīstības veicināšanas fona apstākļos akumulatori, motori un elektroniskās vadības ierīces ir kļuvušas par "trīs jaunām galvenajām daļām", kas ir neaizstājamas jauniem enerģijas transportlīdzekļiem, un motori veic visas ar transportlīdzekļa vadīšanu saistītās funkcijas. .
Pašlaik jaunos enerģijas transportlīdzekļos tiek izmantoti trīs galvenie motoru veidi: pastāvīgā magnēta sinhronie motori, elektriskās ierosmes sinhronie motori un maiņstrāvas asinhronie motori. Pastāvīgā magnēta sinhronie motori ir galvenā izvēle šajā nozarē, taču retzemju materiālu augsto izmaksu un ierobežoto rezervju dēļ Pēdējos gados balss par nomaiņu ir kļuvusi arvien skaļāka.
Tiek saprasts, ka retzemju materiāli veido gandrīz 20 procentus no pastāvīgo magnētu motoru izmaksām. Kā metāla elementu klase ar īpašām fizikālām un ķīmiskām īpašībām tā ir plaši izmantota daudzās augsto tehnoloģiju jomās. Tirgū ir spilgta metafora. Ja nafta ir rūpniecības asinis, tad retzemju metāli ir rūpniecības vitamīni, īpaši automobiļu rūpniecībā. Pastāvīgo magnētu motoros neodīma dzelzs bors (NdFeB) ir viens no visbiežāk izmantotajiem pastāvīgo magnētu materiāliem, kam ir augsta izturība un enerģijas produkts. Un tā trīs veidu retzemju sastāvdaļu elementi: neodīms (Nd), prazeodīms (Pr) un disprosijs (Dy), kas lieliski palīdz uzlabot dinamisko magnētismu, karstumizturību, pagarināt kalpošanas laiku un samazināt motora troksni. Tāpēc, neskatoties uz augstajām izmaksām, pastāvīgo magnētu motori vienmēr ir bijuši jaunu enerģijas transportlīdzekļu galvenā konfigurācija.
Šķiet, ka Teslas apgalvojums, ka nākamās paaudzes motoros vispār neizmantos retzemju materiālus, ir satricinājis pastāvīgo magnētu motoru un retzemju materiālu statusu. No tehnoloģiju un tirgus viedokļa, kā mums vajadzētu interpretēt nozares tendences?
Faktiski Tesla nav vienīgais uzņēmums, kas ierosina motoros neizmantot retzemju metālus. 2021. gadā Vācijas auto detaļu uzņēmums Mahle izstrādāja jaunu motoru, kam nav nepieciešami retzemju materiāli; tad 2022. gadā BMW arī laida klajā piektās paaudzes bezretzemju motoru. Nozares speciālisti uzskata, ka Tesla un citi uzņēmumi vēlas izstrādāt bezretzemju motorus ne tik daudz tehnoloģiskās attīstības dēļ, bet gan vairāk ģeopolitisku apsvērumu dēļ.
Saskaņā ar statistiku aptuveni 97 procentus pasaules retzemju izejvielu piegādā Ķīna. Saskaņā ar datiem retzemju zeme ir nozīmīgs stratēģisks resurss ar unikālām īpašībām un neaizstājams galvenais elements tradicionālo nozaru pārveidošanai, jauno nozaru un valsts aizsardzības tehnoloģiju nozares attīstībai. Iepriekš Ķīnas retzemju metālu eksporta cenas bija zemas. Nepārtraukti pieaugot retzemju izejvielu ieguves un pārstrādes izmaksām, retzemju materiālu eksporta kontrole ir kļuvusi stingrāka, un ārvalstu autobūves kompānijas sākušas meklēt citu izeju.
Tomēr nozares eksperti uzskata, ka motora nosaukšana par "bez magnētiskiem" tikai tāpēc, ka tajā netiek izmantoti retzemju metāli, ir neprecīzi.Niu Mingkui, ģenerālmenedžerisno Zhejiang Founder Motor Co., Ltd.(turpmāk tekstā "Founder Motor"), sacīja "China Automobile News" reportierim, ka retzemju pastāvīgie magnēti ir tikai viens veids, kā izveidot sinhrono motoru galveno magnētisko lauku, un uzņēmumi var izmantot arī citas metodes, taču jebkurā gadījumā. gadījumā, lai motors darbotos, ir jāizveido magnētiskais lauks, tāpēc nemagnētiska motora piedāvāšana acīmredzami ir "mānība". Pēc viņa domām, Teslas plāns ir labi saprotams. Motoriem, kuros neizmanto retzemju metālus, var izmantot šādas metodes: retzemju metālu vietā izmantot ferītu kā pastāvīgos magnētus vai elektriski ierosinātus sinhronos motorus un pēc tam maiņstrāvas asinhronos motorus.
3 minējumi par Teslu
Tesla kā elektrisko transportlīdzekļu līderis ir piesaistījis visas automobiļu nozares uzmanību. Attiecībā uz nākamās paaudzes Tesla motoru, kas neizmanto retzemju metālus,BorgWarner inženierzinātņu vadītājs Huo Congchongir trīs minējumi.
Pirmkārt, "nav retzemju metālu" var attiekties ne uz smago retzemju metāliem, ne uz visiem retzemju metāliem. Huo Congchong žurnālistiem sacīja: "Kopumā motoros izmantotie retzemju metāli attiecas uz smagām retzemju metāliem, piemēram, terbiju (Tb), disproziju (Dy), holmiju (Ho), neodīmu (Nd), prazeodīmu (Pr) un citiem elementiem. . Dažādos motoros tiek izmantoti dažādi smago retzemju elementi, jo to krājumi ir mazi un izmaksas ir augstas. Tagad uzņēmumi sāk izmantot vairāk vieglo retzemju metālu un samazina smago retzemju metālu izmantošanu.
Otrkārt, pastāvīgā magnēta sinhrono motoru ir iespējams arī aizstāt ar elektriskās ierosmes sinhrono motoru. Elektriskā ierosmes motora kodols ir aizstāt pastāvīgo magnētu ar elektrisko ierosmes spoli un mainīt magnētisko stiprumu, pielāgojot spoles strāvu, lai sasniegtu dažādas jaudas prasības dažādos transportlīdzekļa ātrumos. Tajā pašā laikā elektriskā ierosmes spole var novērst pastāvīgā magnēta demagnetizācijas un apstāšanās trūkumus augstā temperatūrā, un lauka vājināšanos var realizēt, samazinot ierosmes strāvu lielā ātrumā, un ātruma izmaiņas var realizēt, kontrolējot ierosmes intensitāte, un arī drošība ir labāka. Tas ir tas, ko dara BMW piektās paaudzes bezmagnētiskais motors.
Lielākā atšķirība starp elektriskās ierosmes motoru un pastāvīgā magnēta motoru ir rotors. Pirmā princips ir pievienot rotoram spoles un izmantot ogles suku, lai ievadītu ierosmes strāvu. Tomēr tas ir radījis jaunu problēmu, oglekļa sukas uzticamība un izturība ļoti ietekmēs motora darba efektivitāti.
Treškārt, principā var realizēt arī jauktās ierosmes veidu. Augstas efektivitātes uzturēšanas priekšnoteikumā šis jaunais motora veids maina topoloģijas struktūru, un galveno magnētisko lauku ģenerē divi ierosmes avoti, lai realizētu regulēšanu un vadību, kā arī uzlabotu motora ātruma regulēšanu, piedziņas veiktspēju vai sprieguma regulēšanas raksturlielumus. . Tas ir, pastāvīgajam magnētam netiek izmantoti retzemju materiāli, bet tiek izmantots ferīts, un pēc tam tiek pievienots elektriskais ierosinājums utt., taču šim risinājumam ir sliktas magnētiskās īpašības un ierobežota darba efektivitāte. lielāks un smagāks.
"Protams, mēs joprojām nevaram izslēgt iespēju, ka Tesla ir panākusi lielu izrāvienu jauno materiālu jomā; bet, ja nē, es domāju, ka pirmais no šiem trim risinājumiem ir visticamākais." Ir amerikāņu uzņēmumi, kas var izstrādāt risinājumu "nulles" smago retzemju metālu izmantošanai motoros. Es uzskatu, ka tas Teslai nav grūts izaicinājums.
Pastāvīgā magnēta motora statuss vēl nav satricināts
Automobiļu elektrifikācijas laikmetā ir izvirzītas jaunas prasības akumulatoru, motoru un elektronisko vadības ierīču attīstībai. Kādā virzienā motors attīstīsies nākotnē? Tā kā tirgus tiekšanās pēc transportlīdzekļu jaudas kļūst arvien augstāka, četru riteņu piedziņa ir kļuvusi par augstākās klases konfigurāciju daudzām veiktspējas automašīnām, un arvien vairāk automašīnu uzņēmumu ir pieņēmuši biaksiālos motorus. Kā izvēlēties pastāvīgā magnēta motoru un indukcijas motoru?
Chen Jing, dibinātāja Motors Motoru attīstības departamenta direktors, žurnālistiem sacīja, ka pēc pilnīgas saziņas ar nozares profesionāļiem darba diskusijā viņš nesen ir nonācis pie konsekventa secinājuma: pastāvīgo magnētu motori joprojām ir galvenā virziena tirgū.
"Pastāvīgo magnētu sinhronie motori ir plaši izmantoti jau ilgu laiku, un tiem ir gadu desmitiem ilga attīstības vēsture. Pirmo reizi tika izmantoti ferīta materiāli, un enerģijas blīvums ir tikai 1/2 līdz 1/3 no retzemju pastāvīgo magnētu enerģijas blīvuma. Tāpēc no aptuveni 2000. gada rūpniecība sāka pievienot retzemju materiālus pastāvīgajiem magnētiem, kas ievērojami uzlaboja motora enerģijas blīvumu. Niu Mingkui sacīja žurnālistiem. Viņš uzskata, ka produktu attīstības tendence nav atdalāma no pašas tehnoloģijas īpašībām. Spriežot pēc pašreizējās motora veiktspējas, retzemju pastāvīgo magnētu motoru priekšrocības ir nepārspējamas ar citiem motoru veidiem, tāpēc tā joprojām būs pirmā izvēle lielākajai daļai jaunu enerģijas transportlīdzekļu, jo īpaši to izmanto kā galveno piedziņas motoru.
Tiek saprasts, ka, salīdzinot ar citiem motoru veidiem, pastāvīgo magnētu motoriem ir savi magnētiskie lauki, tiem nav nepieciešama ierosme, tiem nav atbilstošu zudumu, tie var nodrošināt maksimālu griezes momentu un tiem ir lieliska transmisijas efektivitāte; tajā pašā laikā tie var sasniegt mazu izmēru un mazu svaru, ievērojami ietaupot. Tomēr to ir viegli demagnetizēt augstā temperatūrā un nevar pielāgot ātrumu reāllaikā.
Elektriskie ierosmes motori un asinhronie motori neizmanto retzemju materiālus, tādējādi ietaupot izmaksas, taču pastāv arī neatrisinātas problēmas. Elektriskā ierosmes sinhronā motora rotora struktūra ir sarežģīta, un tajā ir slīdēšanas gredzena oglekļa sukas ierīce, kurai ir slikta uzticamība. Oglekļa suka ir regulāri jākopj un jāmaina, un uzturēšanas izmaksas ir augstas. Indukcijas maiņstrāvas motors ģenerē inducētu magnētisko lauku, griežot magnētisko lauku, tāpēc magnētiskajam spēkam ir histerēze; bet indukcijas maiņstrāvas asinhronajam motoram ir labāka ātrgaitas veiktspēja, un pašlaik to parasti izmanto kā četru riteņu piedziņas kombinācijas konfigurāciju. Piemēram, Tesla Model 3 izmanto indukcijas maiņstrāvas motoru, kas apvienots ar pastāvīgā magnēta motoru, kā priekšējās ass motoru četru riteņu piedziņas transportlīdzeklim; Weilai modelis ir pretējs modelim 3, izmantojot priekšējā riteņa pastāvīgā magnēta sinhronā motora un aizmugurējā riteņa maiņstrāvas asinhronā motora kombināciju. Kombinētā programma.
Šajā sakarā Niu Mingkui paskaidroja: "Lai gan asinhronais motors var sasniegt tādu pašu darba efektivitāti kā pastāvīgā magnēta motors, tas palielinās citu materiālu, piemēram, vara un silīcija tērauda, daudzumu, un tas ir arī lielāks, smagāks un aizņem vairāk vietas. Tāpēc pašreizējā nozare reti izmanto asinhronos motorus kā galveno piedziņas motoru."
Chen Xiaoyong, Wolong ZF Automotive Motor Co., Ltd. produktu vadītājs,žurnālistiem atklāti sacīja, ka Teslas runa, šķiet, ir triks, taču tai nebija lielas ietekmes uz vietējiem autobūves uzņēmumiem. "Visi ir vienisprātis, ka vietējās jaunās enerģijas transportlīdzekļu motoru galvenais virziens joprojām ir pastāvīgo magnētu motori, un elektrisko ierosmes motoru un asinhrono motoru efektivitāti ar tiem nevar salīdzināt. Globālais retzemju saturs ir pietiekams, un tas, visticamāk, nesamazināsies. pastāvīgo magnētu motori īsā laikā, ”viņš teica.
Arī daudziem nozares pārstāvjiem ir tāds pats viedoklis. Huo Congchong uzskata, ka Ķīnas automašīnu tirgū vismaz 10 gadus joprojām dominēs pastāvīgo magnētu motori. Šajā jomā nav piegādes ķēdes krīzes, un arī vietējiem jauno enerģijas transportlīdzekļu motoriem ir tendence izmantot mazāk smago retzemju metālu, un izmaksas turpina kristies. , priekšrocības kļūst arvien pamanāmākas.
Visa automobiļu rūpniecība samazina smago retzemju metālu izmantošanu, taču retzemju metāli netiks izmantoti. Intervijā žurnālistiemGong Jun, valsts jauno enerģijas transportlīdzekļu galveno tehnoloģiju īpašās vispārējās ekspertu grupas mehāniskās atbildības eksperts, norādīja, ka Ķīnas raktuvju ražošana ir pietiekama, tāpēc nav jāuztraucas.Tajā pašā laikā, attīstoties disprozija infiltrācijas procesam, nozare var samazināt smago retzemju metālu daudzumu. Patlaban Tesla neatteiksies no pastāvīgā magnēta motora, augstākais apsvērs, kā neizmantot smagos retzemju metālus.
"Daudzas ārvalstu kompānijas ir spējušas dzinējiem izmantot tikai vieglos retzemju metālus, taču, raugoties no tirgus apstākļu perspektīvas, vietējie klienti smago retzemju risinājumu ļoti nepieņem, turklāt šim risinājumam būs atmagnetizācijas problēmas, kā rezultātā zemāks efektivitāte. Tā ir problēma, kas ir jāatrisina." Huo Congchong sacīja žurnālistiem.
Retzeme vairs nav sašaurinājums
Visa autorūpniecība ir sākusi attīstīties retzemju metālu samazināšanas virzienā, jo īpaši smago retzemju metālu izmantošanas samazināšanā. Niu Mingkui sacīja, ka smago retzemju metālu un vieglo retzemju metālu rezerves un cenas ir ļoti atšķirīgas. Piemēram, pašreizējā prazeodīma un neodīma tirgus cena ir vairāk nekā 700,{1}} juaņa/t, terbijs sasniedz vairāk nekā 20 miljonus juaņu par tonnu, un lantāna un cērija retzemju metālu izmaksas ir zemākas. Desmitiem tūkstošu juaņu par tonnu. Tāpēc nozare ir sasniegusi labus rezultātus smago retzemju metālu likvidēšanas veicināšanā un vieglo retzemju metālu, prazeodīma un neodīma daudzuma samazināšanā.
"Tāpat kā iepriekšējā vieglā automobiļu konstrukcija, samazinot tērauda plāksnes biezumu, samazinot pašmasu un pēc tam uzlabojot konstrukcijas vai metināšanas procesu, transportlīdzeklim ir labāka stingrība, kas nemazina drošību, bet arī efektīvi sasniedz viegls svars. Kvantifikācija. Tagad ideja par retzemju metālu samazināšanu motoros ir tāda pati." Niu Mingkui sīkāk paskaidroja.
Reportieris uzzināja, ka līdz ar tehnoloģiju attīstību motoru materiālu izmantošanā ir notikušas lielas izmaiņas. Čeņs Jings žurnālistiem sacīja: "Kad mēs pirmo reizi izmantojām magnētiskos materiālus magnētu izgatavošanai, mēs sajaucām un apdedzinājām retzemju elementus un dzelzs bāzes materiālus, lai viss retzemju materiāls magnētos būtu vienmērīgi sadalīts. Bet patiesībā pastāvīgais magnēts bija sinhrons. motors Demagnetizācijas princips nosaka, ka ir jāpalielina smago retzemju metālu saturs magnētiskā tērauda virsmas laukumā, un smago retzemju saturs centrālajā zonā ir zems un nav vienmērīgi sadalīts. Tradicionālais magnētiskais tērauds izmanto vienots saķepināšanas process, un faktiski tiek izmantota liela daļa smago retzemju materiālu. Procesā tas nespēlēja savu vērtību."
Pēdējos gados, pateicoties ražošanas procesa progresam, magnētiskā tērauda virsmu un iekšpusi var sadalīt, un graudu robežas difūzijas tehnoloģija tiek izmantota, lai labotu un palielinātu magnēta virsmas magnētiskās īpašības. Tiek ziņots, ka japāņu pētnieki pirmo reizi ierosināja jēdzienu "graudu robežu difūzija", izmantojot īpašu procesu, lai smago retzemju metāli izkliedētu tikai graudu robežās, nevis graudos, kas ne tikai uzlabo NdFeB materiālu veiktspēju, bet arī ievērojami samazina kopējo smago retzemju elementu daudzumu samazina materiālu izmaksas. Arī vietējā graudu robežu difūzijas tehnoloģija ir strauji attīstījusies un gandrīz kļuvusi par jaunu produktu standarta konfigurāciju, ievērojami samazinot smago retzemju metālu daudzumu. Saskaņā ar nepilnīgu statistiku, izmantojot mērķtiecīgāku magnētiskā tērauda izvēles difūzijas shēmu, Founder Motor katru gadu var samazināt smago retzemju metālu izmantošanu par 20 procentiem līdz 30 procentiem, un līdz šim tas ir samazinājies par gandrīz 50 procentiem. "Tomēr nav skaidra risinājuma, vai smago retzemju metālu izmantošana zināmā mērā būs tuvu nullei, jo smagie retzemju metāli ir vērtīgi magnētiskā tērauda veiktspējas, pretvibrācijas un augstas temperatūras izturības uzlabošanai, tāpēc tos nevar pilnībā aizstāt īstermiņā." uzsvēra Niu Mingkui.
Pēc Gong Jun domām, tehnoloģiskais progress retzemju lietojumu jomā ir sasniedzis salīdzinoši augstu līmeni, un tas vairs nav pētniecības pamatmērķis. Ārzemju uzņēmumi strādā pie risinājumiem, kas nesatur retzemju vai retzemju metālus, tāpēc nav jāuztraucas par retzemju resursu krājumiem.
Faktiski daudzi uzņēmumi izstrādā zemu izmaksu lantāna un cērija pievienoto saķepināto NdFeB magnētu sagatavošanas tehnoloģiju, lai apmierinātu tirgus pieprasījumu pēc zemu izmaksu un regulējamas plūsmas retzemju pastāvīgajiem magnētiem. Graudu rafinēšana, graudu robežu difūzija un graudu robežu regulēšana un citas tehnoloģijas ir plaši izmantotas arī masveida ražošanā, samazinot smago retzemju terbija un disprozija daudzumu, tādējādi samazinot produkta izejvielu izmaksas.
"Iepriekš visi bija ļoti sapinušies. Lai gan manai valstij ir retzemju resursu priekšrocības, ir bažas, ka cenu svārstības reālajā izmantošanā būs pārāk lielas, kā arī materiālu un procesu inovāciju ierobežo retzemju resursu cenu līmenis. zemējums. Pašreizējā tendence ir samazināt dzinēju apjomu. , Uzņēmumi palielinās motora apgriezienu skaitu, kas samazina prasības attiecībā uz magnētismu. Tagad nozarē ir arvien zemākas prasības retzemju markām, un, ja tas turpinās samazināties, samazināsies arī smago retzemju metālu daudzums." Gong Jun teica.
Šajā sakarā Niu Mingkui arī analizēja to no trim aspektiem: pirmkārt, globālās retzemju rezerves ir pietiekamas, tāpēc nav jāuztraucas; otrkārt, pašreizējos tehnoloģiskās attīstības apstākļos retzemju metālu izmantošana motoros ir daudz mazāka nekā iepriekš, un atkarības pakāpe no retzemju metāliem Vēlreiz ir vērts pieminēt, ka, attīstoties motoru pārstrādes nozarei, retzemju metālu izmantošana nolietoto dzinēju materiālus var tehniski attīrīt un pārstrādāt gandrīz 100% apmērā, kas arī ir svarīgs retzemju metālu avots. "Retzemju materiāli, kas agrāk bija nepieciešami viena motora ražošanai, nākotnē var tikt izmantoti divu jaunu motoru ražošanai." Viņš sacīja, ka, tā kā jauno enerģijas transportlīdzekļu tirgus nākotnē turpina augt, dzinēju pārstrāde var būt nozīmīgs retzemju materiālu avots, "Paredzams, ka retzemju "Dafeng" tiks realizēta arī pirms termiņa. Tobrīd retzemju metāli materiāli var sasniegt organisku dinamisku līdzsvaru tāpat kā jauni enerģijas transportlīdzekļi.
