Permanent magnet motorer er her å bli, men vi kan gjøre dem mindre kostnadskrevende.
oyota sier det har oppfunnet en ny magnet for kraftkrevende programmer som elektriske motorer som bruker en brøkdel av beløpet av transdusere (en rare - earth element) av standard jern, boron, neodymmagnet (NdFeB).
Toyota i "produksjon engineering" for en solid state-batteri, WSJ sier
Rare-earth magneterbrukes i mange hybridbiler, noen all-elektriske biler, og i andre programmer somvindturbinerog robotikk.
Selv om det er "sjeldne" er litt av en misvisende benevnelse for en materiale som neodymium (høy etterspørsel har ført til relativt høye produksjonsvolumer), Toyota bemerker at "det er bekymringer som mangel vil utvikle som elektrifisert kjøretøy, inkludert batteri elektriske og hybrid kjøretøy, blir stadig mer populære i fremtiden." Det bekymring er forverret av konsentrasjonen av sjeldne-earth gruvedrift: selv om forsøk har blitt gjort til mine sjeldne-earth metaller i USA og andre deler av verden, en overvekt av sjeldne-earth gruvedrift oppstår i Kina. Landet truet med å stoppe eksport neodymium og andre sjeldne jordarter i 2011, som sendte prisene for metaller soaring. Hvis Kina bruker sjeldne-earth tilgang som en geopolitisk verktøyet igjen, kunne det betydelig påvirke selskaper som Toyota som avhenger av sjeldne jordarter å bygge flaggskip produkter som Prius.
Den nye magneten Toyota utviklet også bruker ingen terbium eller dysprosium, som kan legges til Neodym å forbedre sin brukbarhet ved høy varme, over 100 grader Celsius (212 grader Fahrenheit). (Faktisk gruvedrift rådgivning Roskill bemerker at noen bilprodusenter bruker terbium i magneter lenger, men dysprosium er fortsatt ofte lagt til magneter med neodym.)
Hva gjør disse magneter?
NdFeB magneter kan produsere et magnetfelt i små volumer. Når sammenkoblet med dysprosium, har NdFeB magneter høy koersivitet, det er "evnen å motstå demagnetization når magnetisert," Ifølge en 2015 papir fra bærekraftige materialer og teknologier.
I enPermanent Magnet(PM) Vekselstrømsmotor av bilen, NdFeB magneter er ofte innebygd i rotoren. Når wire viklinger i stator er elektrifisert, fører det magnetisk tiltrekningskraft rotoren rotere. I andre design, magneter kan bygges i stator eller magneter kan arrangeres til å arbeide med et DC magnetfelt. Derimot induksjon motorer (som er mye mer vanlig) bruker ingen magneter og stole på straumen gjennom stator viklinger å indusere et magnetisk felt, noe som fører til rotasjonen av rotoren.
Som du kan forestille deg, finnes det flere avveininger mellom PM motorer og magnet-mindre induksjon motorer. Roskill notater PM-baserte pleier å være lettere og mindre, siden de kan stole på NdFeB magnet i dem for en konstant magnetfelt. De fleste hybridbiler (HEVs) bruke PM: med en hybridsystem trenger du både et batteri og en forbrenningsmotor, så reduserer størrelsen på motoren er viktig. (Komponenter-maker Bosch har også jobbet på bygge systemer som bruker begge induksjon motorer og permanent magnet motorer i samme produkt, for- og bakaksel, for eksempel.)
Tesla unngikk kjent magneter i sin Model S og modellen X kjøretøy, optisk for en tyngre kobber induksjon system. Men modell 3 angivelig bruker en PM systemet, sannsynligvis fordi magneter spare plass og vekt (som kan påvirke batteri utvalg), og slik motorer pleier å ha bedre akselerasjon. Chevy bolten bruker også en Neodym-baserte magnet, sier Roskill.
Hva er i denne nye magnet?
I stedet for neodymium eller dysprosium bruker magneten mindre dyr sjeldne-earth metaller lantan og cerium. Sikkert dette ikke bli kvitt mange av problemene med neodymium: lantan og cerium er hovedsakelig utvunnet i Kina, og som med de fleste sjeldne jordarter, kan de være miljøvennlige destruktive å produsere. Men Reuters bemerker at mens neodymium koster ca $100 per kg og dysprosium koster ca $400 per kg, lantan og cerium koster ca $5 til $7 per kg. Ideelt sett resultere en billigere magnet i billigere hybrid og alle elektriske kjøretøy.
Forstørre / i stedet for magneter med en ensartet konsentrasjon av neodymium, Toyota magneter konsentrere neodymium rundt kantene av magneten.
Toyota
Toyota brukt noen triks for å redusere bruken neodym. Selskapet sier at å erstatte Neodym i en magnet med lantan og cerium resulterer i en sub-par magnet med redusert koersivitet og redusert varmebestandighet, betyr motor, er ytelsen vil lide. I stedet består firmaet magneten slik at de fleste av lantan og cerium korn var interne magnet, og de fleste av neodymium korn var på utsiden.
Automaker også redusert kornstørrelse av metaller i magneten. Dette har vært en avenue forskning stund: 2015 bærekraftige materialer og teknologier papiret bemerket at å finne en måte å redusere pålitelig kornstørrelse komponenter av rare earth magneter kan øke Magnetisk energi lagret i en magnet. Toyota var tilsynelatende også forfølge banen. Dens forskere kunne redusere kornstørrelse sin magneter komponenter til en tidel av det som brukes i standard magneter.
Disse produksjonsteknikker at Toyota å miste 20 til 50 prosent av neodymium nødvendig å gjøre en NdFeB magnet uten å miste ytelse eller koersivitet. Reuters notater at elektriske kjøretøy magneter vil trolig bare kunne dra nytte av den lave enden av som- men eliminere 20 prosent av neodymium du trenger i en kjøretøy magnet er bra, også.
For nå, er foreløpig, og Toyota sier den trenger for å gjennomføre mer forskning før legge disse avanserte magneter i sine biler. Selskapet håper å bruke magneter i-styringen systemer i tidlig 2020s, og deretter det håper å flytte til bredere bruk i elektriske kjøretøy motors i tiåret.
Toyota har vært en pioner i hybrid bilmarkedet, men det har vært mer forsiktige med skyve alle elektriske biler på markedet. Etter sigende skjønt, har dens forskere letet etter måter å gjøre elektriske biler banebrytende. Selskapet annonsert sommeren 2017 den var i "produksjonsteknologi" for en SSD akkumulator, hvilke ville teoretisk være lettere, mindre, og har en bedre rekke fungerer temperatur enn batteriene vi ser i dag på Teslas, møbler av Ami McKay og Chevys.
