最近電動汽車公司特斯拉發表了一項重大聲明,引起了所有人的注意。該公司透露了其雄心勃勃的計劃,即開發一種完全沒有稀土含量的永磁電機。該公司尚未透露將用于制造磁鐵的具體材料,或者磁鐵是否能夠超過釹永磁體的磁性。盡管如此,如果特斯拉成功開發和大規模生產無稀土電機可以徹底改變電動汽車行業。
永磁體是通過將鋼和硼與微量的釹或釤混合制成,在這些元素中,釹永磁體表現出最高的磁性,使其成為大功率電氣設備的理想選擇。使用釹的永磁電機是一種非常強大的電機,用于電動汽車和風力渦輪機等領域。由于永磁電機的特殊磁性,其輸出密度(單位重量的輸出)明顯高于其他電機。在電動汽車中,永磁電機是決定性能的關鍵部件。永磁電機的高輸出密度提高了動力總成的整體效率,使電動汽車能夠以更長的距離和更高的速度行駛。
近年來,隨著世界各國政府尋找減少碳排放和應對氣候變化的方法,電動汽車行業一直在蓬勃發展。因此,對稀土金屬,特別是釹的需求飆升。由于其出色的磁性,釹是永磁電機的關鍵部件,找到一種能夠匹配或超過其性能的替代材料是一項具有挑戰性的任務。特斯拉的宣布引發了人們對開發稀土永磁電機替代品的新興趣和努力。如果成功,這不僅將改變電動汽車行業,也將影響風力渦輪機等,這些部門也嚴重依賴稀土永磁體。
中國制造的釹永磁體目前擁有80-90%的市場份額,日本也擁有釹永磁體加工技術,但其市場份額為10-15%。下圖是釹永磁體條的照片。
制造不含稀土元素的電動機有不同的方法,目前這些方法成本高昂。一種方法是使用感應電機,該電機在交流電下工作,并使用定子繞組產生的電磁場來誘導轉子中的電流。另一種方法是使用同步磁阻電機,該電機的轉子沒有繞組或磁鐵,但依賴于定子和轉子之間的磁通量線的對齊。第三種方法是使用開關磁阻電機,該電機有一個簡單的轉子,其突出極在通電時被定子極吸引。