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稀土是现代科技工业不可少的多种元素汇合,在半导体范畴更是简直无处不在。全球产能主要散布在中国。其中稀土永磁资料更是磁电转换的关键角色,也是稀土产业最直接的应用产物。 公开材料显现,电机是稀土最大下游,在稀土永磁的应用中,电机占比超越60%。永磁同步磁阻电机中,稀土永磁体占到整个电机原资料本钱的50%左右。 不过在今年3月份的特斯拉投资日活动上,特斯拉担任动力总成工程的副总裁Colin Campbell引见称,特斯拉的下一代汽车平台将减少75%的碳化硅。特斯拉下一代永磁电机将完整不运用稀土资料,他们将在紧凑高效的工厂里停止建造。旨为下一代汽车设计一切控制器,从而降低电子设备的复杂性和本钱。 对此,据网易科技报道,中国电子科技集团公司首席专家、中国电子资料行业协会磁性资料分会秘书长、中国稀土学会常务理事张明表示,屁股决议脑袋,马斯克的战略更多是一种“迫不得已”的交代。 他以为,特斯拉下一代电动车不运用稀土,是顺应美国开展电动汽车方案的投资战略,我们要理性对待,不适过度解读。 另外,上海大学机自学院电气工程系教授罗建也指出,马斯克不用稀土,可能有他的立场:“不能说洋人不用稀土,我们就跟风。” 专家还谈到,特斯拉并没有分享可交换的新资料,虽然从技术上剖析,有一些可能的选项,比方铁氧体永磁、无稀土磁性化合物等,但似乎都有这样那样的缺陷。 电机,是新能源汽车的三大中心零部件之一,是新能源汽车的“心脏”,重要性显而易见。普通来说,电动车的驱动电机分为两大类:是交流异步电机,另一种是永磁同步电机。两者相比,各有优劣。 交流异步电机,它的励磁,也就是产生磁场,靠的是电流。也就是电流中有一局部是用来产生磁场的,然后转子的转速和旋转磁场的转速不同步,所以叫做异步电动机,正是由于异步,所以产生了转差,转差使转子上的导体产生电流,从而在磁场中受力转动。也是由于这个异步,所以控制起来比同步复杂一点。交流异步电机是线圈和转子铁芯,所以价钱廉价,本钱低,过载才能也强,性能彪悍,皮实耐用。 永磁同步电机的永磁指的是励磁采用的是永磁体,也就是磁铁。磁铁之前性能不好,但是钕铁硼(稀土元素钕、铁及硼组成的金属间化合物)的稳定性能和普遍应用,让永磁体的牢靠性和稳定性越来越好了,退磁现象也更少发作了。同步指的是旋转磁场的速度和转子的速度是分歧的,要控制转子速度,只需控制磁场转速,也就是交流电频率就能够了。同步自然控制起来更便当一点。 永磁同步电机由于运用稀土永磁资料更耐用,更轻量化,是车企的主流选择。而异步交流电机的功率和扭矩更低,体积更大,不过相对廉价。
特斯拉早期推出的电动汽车,运用的就是交流异步电机。不过,随着上海超级工厂投产,特斯拉也开端运用稀土永磁同步电机,或两种电机混合运用。 永磁同步电机少用、或者不用稀土资料,到底行不行?
“这在技术上是可行的。”罗建教授以为,假如电机不用稀土,得分几种状况:一种是,电机完整不运用磁性资料,变成了没有永磁体的电机。第二种是,稀土永磁体和其他永磁资料混用。第三种是,电机还用永磁体,但不再运用稀土,而用其他交换资料。仅从技术途径上说,以上三种办法都能完成。
而采取哪一种电机,取决于不同的应用场景,不同的电机其实都有时机。
罗建以不采用永磁资料技术道路举例。在绝大多数状况下,永磁体能树立磁场,可以进步效率。但在电机高速运转时,永磁体的磁场一旦过强,就需求削弱磁场,这会带来能量损耗。这时分,永磁体就变成一个“坏事”。
因而,这些年业界提出了相应的处理计划:比方,电动四驱车的一根轴采用永磁电机, 另外一根轴采用异步电机,两者互相搭配。比方,特斯拉在Model3等车型上,其前轮用了交流感应电动机,后轮用了永磁同步电动机驱动。这类混合驱动方式统筹了性能和效率,还能减少对稀土资料的用量。
罗建指出,假如车辆在滑行,此时异步机里由于没有磁场,自身不会带来附加损耗。可假如是永磁电机,里面有磁场,即便不通电,也会带来附加损耗。所以,不同时间、不同工况下运用什么电机,是能够讨论的。
而另一种状况,则是在同步电机的根底上,用电力磁场交换永磁体。此外,还有一种“折中”计划,即采用永磁辅助电机:“电机的磁场,一局部由永磁体树立,另一局部用由定子电流经过转子磁阻树立。”罗建表示。 电机专家、上海交通大学电气工程系副主任王志新教授也表示,早在5年前,国内就有技术团队察看到特斯拉在停止相关研讨,近年来也曾经开端有向产品化开展的趋向。从业界和学界的角度上,要完成不用稀土的永磁电机目前已有两条明晰道路:第一种是永磁辅助同步的励磁电机,最大特征是用钢做转子,能够不用稀土。第二种是对稀土自身的替代,制造一种新型的磁性资料,比方铁和镍的资料作为稀土资料上的替代。所以从技术打破上来说永磁电机不依赖稀土是有技术途径的,下一步需求察看特斯拉的技术成果和相关的设计效果。
永磁电机是稀土资料的重要应用范畴,但不是独一的应用范畴。实践上,包括航天、机械、电子、激光、陶瓷、合金制造等众多范畴,掩盖我国经济民生的各行各业,对稀土资料都有着旺盛且持续增长的需求。 但是,特斯拉宣布下一代永磁电机将完整不运用稀土资料之后,却在一定水平上,对我国的钕铁硼市场,乃至整个稀土行业都带来了冲击。同时也引发了人们关于稀土产业将来的考虑和担忧。特斯拉固然没有分享可交换的新资料,但是依据之前的报道和剖析,特斯拉可能会采用磁钢资料、钠镁离子电池等新资料来替代局部稀土资料。此外,新工艺可能采用更先进的加工技术和资料处置办法,以完成更高效的永磁电机消费。不过,这些都是揣测,详细的状况需求等候特斯拉进一步的官方音讯或者相关报告的发布。 众所周知,稀土短缺是一个全球性问题,减少关于稀土的依赖,不只可以进步资源的可持续应用性,还可以为企业带来更大的经济效益。但是,从目前的技术程度来看,稀土资料仍是永磁电机范畴中最为优秀的资料,因而,替代稀土资料的研讨照旧任重道远。 |