เหตุใดแม่เหล็กโลกหายากจึงมีความสำคัญในการออกแบบมอเตอร์ EV

คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับการเพิ่มขึ้นของยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) ทั่วโลก

โลกอยู่ในช่วงกลางของการปฏิวัติการขนส่ง ยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) ไม่ได้เป็นเพียงต้นแบบแห่งอนาคตหรือนวนิยายหรูราคาแพงอีกต่อไป พวกเขากลายเป็นมาตรฐานสำหรับการขนส่งส่วนตัวและการค้าอย่างรวดเร็ว รัฐบาลผู้ผลิตรถยนต์และผู้บริโภคต่างก็สอดคล้องกับอนาคตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนมากขึ้นและ EV เป็นหัวใจสำคัญของวิสัยทัศน์นั้น

ในปี 2023 เพียงอย่างเดียวยอดขาย Global EV ข้าม 14 ล้านหน่วยทำเครื่องหมายการเติบโตของปีต่อปีมากกว่า 30% นักวิเคราะห์โครงการว่าภายในปี 2573 EVs สามารถคิดเป็นมากกว่า 60% ของยอดขายยานพาหนะใหม่ในตลาดสำคัญ ๆ เช่นยุโรปและจีน การยอมรับอย่างรวดเร็วนี้ได้รับแรงหนุนจากปัจจัยที่มาบรรจบกันหลายประการ:

• ภาระผูกพันด้านสภาพอากาศ:ประเทศต่างๆกำลังกำหนดเป้าหมายที่ทะเยอทะยานเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก หลายคนได้ประกาศแผนการที่จะห้ามการขายยานพาหนะ Internal Internal Engine (ICE) ใหม่ภายในปี 2030
• ความมีชีวิตทางเศรษฐกิจ:ต้นทุนแบตเตอรี่ที่ลดลงและโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จที่ดีขึ้นทำให้การเป็นเจ้าของ EV สามารถเข้าถึงได้มากขึ้น
• ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี:ความก้าวหน้าทางเคมีแบตเตอรี่ความเร็วในการชาร์จและประสิทธิภาพของมอเตอร์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ EV
• การเปลี่ยนการตั้งค่าของผู้บริโภค:ผู้ขับขี่จัดลำดับความสำคัญของการขี่ที่เงียบสงบแรงบิดทันทีและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานที่ลดลง - จุดเด่นทั้งหมดของ EV

ในขณะที่แบตเตอรี่ EV มักจะได้รับสปอตไลท์เทคโนโลยีมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนยานพาหนะเหล่านี้มีความสำคัญเท่าเทียมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งแม่เหล็กโลกหายากที่ใช้ในมอเตอร์ EV มีความสำคัญต่อการบรรลุประสิทธิภาพประสิทธิภาพและประสบการณ์การขับขี่ที่ผู้บริโภคคาดหวัง

ทำความเข้าใจกับแม่เหล็กโลกหายาก

เพื่อชื่นชมบทบาทของแม่เหล็กโลกหายากใน EVs ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจว่าพวกเขาคืออะไร - และสิ่งที่ทำให้พวกเขาพิเศษมาก

แม่เหล็กโลกหายากเป็นแม่เหล็กถาวรที่ทรงพลังอย่างยิ่งที่ทำจากโลหะผสมขององค์ประกอบหายาก องค์ประกอบเหล่านี้รวมถึง:

• Neodymium (ND)-ฐานที่พบมากที่สุดสำหรับแม่เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงที่ใช้ใน EVS
• Praseodymium (PR) - บางครั้งรวมกับนีโอไดเมียมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแม่เหล็ก
• Dysprosium (DY) - เพิ่มเพื่อเพิ่มความต้านทานความร้อน
• TERBIUM (TB) - ให้ความทนทานต่อความร้อนมากกว่า dysprosium แม้ว่ามันจะหายากและมีราคาแพงกว่า

แม่เหล็กโลกหายากสองประเภทหลักคือ:

1. Neodymium-Iron-Boron (NDFEB) Magnets

เสนอความแข็งแรงของแม่เหล็กสูงสุดสำหรับขนาดของพวกเขา

มีน้ำหนักเบาทำให้การออกแบบมอเตอร์ขนาดกะทัดรัด

ใช้กันอย่างแพร่หลายใน PMSMS สำหรับ EVS

2. แม่เหล็ก Samarium-Cobalt (SMCO)

การกัดกร่อนและความต้านทานอุณหภูมิดีกว่า NDFEB

แพงกว่าดังนั้นจึงใช้ในแอปพลิเคชันพิเศษ

ทำไมพวกเขาถึงเหมาะสำหรับ EVS:
แม่เหล็กโลกหายากสามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งมากในปริมาณเล็กน้อยซึ่งหมายความว่านักออกแบบมอเตอร์สามารถบรรลุแรงบิดและความหนาแน่นพลังงานสูงโดยไม่ทำให้มอเตอร์ใหญ่หรือหนัก นี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเพิ่มช่วงการขับขี่และประสิทธิภาพสูงสุด

ทำไมแม่เหล็กโลกหายากจึงมีความสำคัญในการออกแบบมอเตอร์ EV

ใน EVS ประสิทธิภาพคือทุกอย่าง พลังงานทุกวัตต์ที่บันทึกไว้ในมอเตอร์แปลโดยตรงในระยะขับขี่ที่ยาวขึ้นและลดขนาดแบตเตอรี่ - ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนและปรับปรุงบรรจุภัณฑ์ของยานพาหนะ

แม่เหล็กโลกหายากมีความสำคัญเนื่องจากอนุญาตให้มอเตอร์ EV:

สร้างแรงบิดสูงด้วยความเร็วต่ำโดยไม่ต้องใช้กระปุกเกียร์หนัก

รักษาประสิทธิภาพในความเร็วในการดำเนินงานที่หลากหลายตั้งแต่การจราจรในเมืองไปจนถึงการล่องเรือบนทางหลวง

ส่งมอบการเร่งความเร็วที่ราบรื่นและตอบสนองได้โดยไม่ล่าช้า

มีขนาดกะทัดรัดและมีน้ำหนักเบาช่วยเพิ่มพื้นที่สำหรับผู้โดยสารสินค้าหรือความจุแบตเตอรี่เพิ่มเติม

หากไม่มีแม่เหล็กโลกหายาก EV จะต้องใช้มอเตอร์ขนาดใหญ่ที่หนักกว่าหรือมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าซึ่งทั้งสองอย่างนี้จะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพและค่าใช้จ่าย นี่คือเหตุผลที่เกือบทุกผู้ผลิต EV ชั้นนำ - จาก Tesla และ BYD ถึง Nissan และ BMW - ใช้แม่เหล็กโลกหายากในการออกแบบมอเตอร์อย่างน้อยบางส่วน

มอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSMS) และดินหายาก

มีเทคโนโลยีมอเตอร์หลายอย่างสำหรับ EVs รวมถึง:

• มอเตอร์เหนี่ยวนำ - ใช้ในบางรุ่นเทสลา ทนทานและหายากจากโลก แต่โดยทั่วไปมีประสิทธิภาพน้อยกว่า
• เปลี่ยนมอเตอร์ Reluctance (SRMS)-หายากและทนทานและทนทาน แต่มีเสียงดังและยากต่อการควบคุมอย่างราบรื่น
• มอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร(PMSMS) - อุตสาหกรรมที่ชื่นชอบสำหรับประสิทธิภาพและความกะทัดรัดสูง

PMSMS ใช้แม่เหล็กถาวรของโลกหายากในโรเตอร์ แม่เหล็กเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและคงที่ซึ่งโต้ตอบกับกระแสสลับกันในขดลวดสเตเตอร์เพื่อสร้างการหมุน

ทำไม PMSMS ครองการออกแบบมอเตอร์ EV:

• ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม: มักจะเกิน 95% ที่โหลดที่ดีที่สุด
• ความหนาแน่นแรงบิดสูง: ให้ความเร่งที่แข็งแกร่งโดยไม่ต้องลดเกียร์ขนาดใหญ่
• ขนาดกะทัดรัด: ทำให้บรรจุภัณฑ์ง่ายขึ้นในยานพาหนะที่มีพื้นที่พรีเมี่ยม
• การบำรุงรักษาต่ำ: ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยลงเมื่อเทียบกับมอเตอร์ประเภทอื่น ๆ

กุญแจสำคัญของประสิทธิภาพ PMSM คือ - คุณเดาได้ - แม่เหล็กโลกหายาก

บทบาทของแม่เหล็กโลกหายากใน PMSMS - ประเภทมอเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุดที่ใช้ใน EVS

ใน PMSMS แม่เหล็กโลกหายากจะถูกฝังลงในหรือติดตั้งเข้ากับโรเตอร์ สนามแม่เหล็กคงที่ของพวกเขาหมายถึงมอเตอร์:

ไม่จำเป็นต้องมีขดลวดโรเตอร์หรือแปรง - ลดการสูญเสียพลังงานและการสึกหรอ

รักษาแรงบิดที่แข็งแกร่งแม้ที่ความเร็วต่ำทำให้การขับขี่ในเมืองและการหยุดการจราจรเริ่มต้น

ทำงานอย่างเงียบ ๆ ด้วยการสั่นสะเทือนน้อยที่สุด

เนื่องจาก PMSMS มีประสิทธิภาพมากจึงช่วยขยายช่วง EV ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจซื้อของผู้บริโภค นี่คือเหตุผลที่ผู้ผลิตยังคงปรับแต่งเทคโนโลยีแม่เหล็กโลกหายากปรับสมดุลประสิทธิภาพด้วยต้นทุนวัสดุและเสถียรภาพของห่วงโซ่อุปทาน

องค์ประกอบของโลกหายากเช่น dysprosium และ terbium ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

มอเตอร์ EV ที่มีประสิทธิภาพสูงต้องเผชิญกับความเครียดจากความร้อนและกลไก เมื่อโรเตอร์หมุนที่การปฏิวัตินับพันต่อนาที (รอบต่อนาที) มันจะสร้างความร้อน ในเวลาเดียวกันแม่เหล็กจะถูกสนามแม่เหล็กที่ผันผวนซึ่งสามารถทำให้มันอ่อนแอลงเมื่อเวลาผ่านไป

การเพิ่ม dysprosium (dy) หรือ terbium (TB) ลงในแม่เหล็กนีโอไดเมียมช่วยเพิ่มความสามารถในการรักษาความแข็งแรงของแม่เหล็กที่อุณหภูมิสูง:

Dysprosium-เพิ่มความต้านทานของแม่เหล็กต่อ demagnetization ทำให้เหมาะสำหรับสภาพที่มีอุณหภูมิสูงและมีอุณหภูมิสูง

Terbium-ให้ความต้านทานความร้อนที่มากยิ่งขึ้นมีประโยชน์สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหรือแอพพลิเคชั่น EV ที่ใช้งานหนักเช่นรถบรรทุกและรถบัส

การปรับปรุงเหล่านี้ช่วยให้มอเตอร์ EV สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องภายใต้เงื่อนไขที่ต้องการเช่นการลากจูงการปีนเขาสูงชันหรือการขับขี่ความเร็วสูงอย่างยั่งยืน

ความท้าทายและความกังวลเกี่ยวกับห่วงโซ่อุปทาน

ในขณะที่แม่เหล็กโลกหายากมีความสำคัญพวกเขามาพร้อมกับความท้าทายที่ผู้ผลิตต้องกล่าวถึง:

• ความเข้มข้นของอุปทาน: มากกว่า 70% ของการผลิตโลกหายากทั่วโลกตั้งอยู่ในประเทศจีน ข้อพิพาททางการเมืองหรือการค้าอาจขัดขวางอุปทาน
• ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม: การขุดหายากและการกลั่นอาจสร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมหากไม่ได้รับการจัดการอย่างมีความรับผิดชอบ
• ความผันผวนของราคา: ค่าใช้จ่ายขององค์ประกอบโลกหายากสามารถผันผวนได้อย่างดุเดือดตามความต้องการของตลาดและปัจจัยทางการเมือง
• โครงสร้างพื้นฐานการรีไซเคิลที่ จำกัด : ในขณะที่การรีไซเคิลดินหายากเป็นไปได้ทางเทคนิคโครงสร้างพื้นฐานระดับโลกในปัจจุบันจะด้อยพัฒนา

สำหรับ บริษัท เช่น Pumbaa ความท้าทายเหล่านี้หมายถึงกลยุทธ์การจัดหาและประสิทธิภาพของวัสดุมีความสำคัญต่อการรักษาความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์และความสามารถในการจ่าย

การพัฒนาอย่างยั่งยืนและอนาคตของการใช้ดินหายาก

อุตสาหกรรม EV ไม่ได้ยืนนิ่งเมื่อพูดถึงความยั่งยืนของโลกหายาก นวัตกรรมเกิดขึ้นในหลาย ๆ ด้านสำคัญ:

1. การริเริ่มการพัฒนา - บริษัท กำลังพัฒนาวิธีการแยกโลกหายากจากมอเตอร์ที่ใช้แล้วฮาร์ดไดรฟ์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

2. การเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุ - วิศวกรกำลังออกแบบมอเตอร์ที่ใช้โลกหายากน้อยลงในขณะที่รักษาประสิทธิภาพ

3. การออกแบบมอเตอร์แบบ Alternative - งานวิจัยบางชิ้นมุ่งเน้นไปที่การเหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพหรือมอเตอร์ Reluctance ที่ไม่ต้องการโลกหายากเลย

4. แนวทางปฏิบัติในการขุดสีเขียว - กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดยิ่งขึ้นกำลังถูกนำมาใช้เพื่อลดผลกระทบทางนิเวศวิทยาของการสกัดดินหายาก

ในระยะยาวอุตสาหกรรม EV มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างห่วงโซ่อุปทานวงปิดซึ่งแม่เหล็กโลกหายากจะถูกกู้คืนและนำกลับมาใช้ใหม่แทนที่จะขุดตั้งแต่เริ่มต้น

บทสรุป

แม่เหล็กโลกหายากอาจมีขนาดเล็ก แต่ผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ EV นั้นใหญ่มาก พวกเขาเปิดใช้งานมอเตอร์ขนาดกะทัดรัดทรงพลังและมีประสิทธิภาพซึ่งทำให้ยานพาหนะไฟฟ้าทันสมัยเป็นไปได้

จากความแข็งแรงของแม่เหล็กที่ไม่มีใครเทียบของ Neodymium ไปจนถึงความเสถียรทางความร้อนของ Dysprosium และความต้านทานความร้อนของ Terbium วัสดุเหล่านี้เป็นรากฐานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรที่ควบคุมการออกแบบมอเตอร์ EV

ที่ Pumbaa เราเข้าใจว่าอนาคตของ EV Mobility ไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับนวัตกรรมแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิวัฒนาการของเทคโนโลยีมอเตอร์อย่างต่อเนื่อง นั่นเป็นเหตุผลที่โซลูชัน PMSM ของเราได้รับการออกแบบด้วยแม่เหล็กโลกหายากระดับพรีเมี่ยมและมุ่งเน้นไปที่ประสิทธิภาพความทนทานและความยั่งยืน

ในขณะที่การยอมรับ EV ยังคงเพิ่มขึ้นแม่เหล็กโลกหายากจะยังคงเป็นรากฐานที่สำคัญของการออกแบบมอเตอร์-และ Pumbaa จะยังคงเป็นผู้นำในการส่งมอบโซลูชั่นมอเตอร์ EV ระดับโลก