Hoe NdFeB-magneten elektrische voertuigen aandrijven: motordesign en materiaalkeuze

Elektrische aandrijfmotoren zijn afhankelijk van kwalitatief hoogwaardige NdFeB (N42-N52)

De prestaties van elektrische voertuigen hangen af van de mogelijkheden van hun aandrijfmotoren, die elektrische energie omzetten in mechanische kracht. Deze motoren zijn sterk afhankelijk van kwalitatief hoogwaardige NdFeB-magneten (N42-N52) om optimale efficiëntie, vermogensdichtheid en draaimoment te bereiken.

Het magnetische voordeel van NdFeB-magneten

NdFeB-magneten, samengesteld uit neodymium, ijzer en boor, zijn het sterkste type permanente magneten beschikbaar vandaag. Hun uitzonderlijke magnetische eigenschappen, waaronder hoge remanentie (Br), coërciviteit (Hc) en maximaal energieproduct (BH), maken ze ideaal voor toepassingen die compacte maar krachtige magnetische oplossingen vereisen.

In EV-tractiemotoren biedt het gebruik van N42-N52 kwaliteit NdFeB-magneten meerdere essentiële voordelen:

• Hoge vermogendichtheid : Deze magneten zorgen ervoor dat motoren meer vermogen kunnen leveren in een kleiner formaat, waardoor de totale afmetingen en het gewicht van de aandrijflijn worden verkleind.
• Energie-efficiëntie : Het sterke magnetische veld dat door NdFeB-magneten wordt gegenereerd, minimaliseert energieverliezen, verbetert de efficiëntie van de motor en verlengt de actieradius van het voertuig.
• Thermische Stabiliteit : Kwaliteiten zoals N52 zijn ontwikkeld om hun magnetische eigenschappen te behouden bij verhoogde temperaturen, wat zorgt voor betrouwbare prestaties onder zware omstandigheden.

Ontwerpoverwegingen voor EV-motoren

Motorontwerpers moeten zorgvuldig de juiste NdFeB-kwaliteit kiezen op basis van factoren zoals werkingstemperatuur, benodigd koppel en kostenbeperkingen. Bijvoorbeeld:

• N42 Kwaliteit : Combineert prestaties en kosten, geschikt voor standaard EV-toepassingen.
• N52 kwaliteit : Biedt het hoogste energieproduct, ideaal voor voertuigen met hoge prestaties waarbij het maximaliseren van de vermogensdichtheid cruciaal is.

Bedrijven zoals Richtmagneet  specialiseert zich in de productie van maatwerk NdFeB-magneten en biedt op maat gemaakte oplossingen voor EV-fabrikanten. Hun expertise op het gebied van magneten ontwerp en materiaalkeuze zorgt voor optimale motorprestaties terwijl aan strikte industrienormen wordt voldaan.

De impact op EV-prestaties

De integratie van high-grade NdFeB-magneten heeft direct invloed op belangrijke kengetallen zoals acceleratie, bereik en batterijefficiëntie. Bijvoorbeeld:

• De tractiemotor van een Tesla Model 3 gebruikt NdFeB-magneten om een piekrendement van meer dan 97% te behalen, wat neerkomt op een bereik van tot 358 mijl op één lading.
• De Audi e-tron GT vertrouwt op geavanceerde NdFeB-magnetentechnologie om 590 pk te leveren en in slechts 3,3 seconden van 0 naar 60 mph (0-97 km/u) te versnellen.

Casestudie: Gesinterde magneten van Anhui Hanhai voor energie-efficiënte motoren

Anhui Hanhai Magnetic Technology, een toonaangevend bedrijf in de productie van gebakken NdFeB Magneten , heeft een cruciale rol gespeeld bij de ontwikkeling van EV-motortechnologie. Hun casestudy is een voorbeeld van hoe precisie-engineered magneten de energie-efficiëntie en prestaties verbeteren.

Gesinterd NdFeB productieproces

Gesinterde NdFeB-magneten worden geproduceerd via een gespecialiseerd proces dat het volgende inhoudt:

• Poedermetallurgie : Fijne poeders van neodymium, ijzer en boor worden gemengd en geperst in vorm.
• Sinteren : Het gecomprimeerde poeder wordt verhit tot hoge temperaturen, waardoor een dichte, kristalline structuur ontstaat.
• Machinale bewerking en coating : De magneet wordt met precisie bewerkt en voorzien van een coating om corrosie en demagnetisatie tegen te gaan.

Dit proces levert magneten op met uitzonderlijke magnetische eigenschappen en structurele integriteit, waardoor ze ideaal zijn voor hoogwaardige toepassingen zoals elektromotoren.

Toepassing in energie-efficiënte motoren

De gesinterde NdFeB-magneten van Anhui Hanhai zijn geïntegreerd in motoren voor verschillende grote EV-fabrikanten, waaronder:

• BYD : Hun voertuigen met Blade Battery gebruiken de magneten van Anhui Hanhai om een motorefficiëntie van meer dan 95% te bereiken.
• NIO : De ES8 SUV maakt gebruik van deze magneten om een actieradius van 311 mijl en snelle acceleratie te realiseren.

Deze motoren tonen aan hoe gebakken NdFeB Magneten aanzienlijke verbeteringen in energieconversie mogelijk maken, waardoor warmteproductie wordt verminderd en de levensduur van de batterij wordt verlengd.

Samenwerkende innovatie

Anhui Hanhai werkt nauw samen met EV-OEM's om het magneetontwerp te optimaliseren voor specifieke motorarchitecturen. Bijvoorbeeld:

• Aangepaste magnetisatiepatronen om het koppelvolume te vergroten.
• Geavanceerde coatings om de thermische stabiliteit en corrosieweerstand te verbeteren.

Dergelijke samenwerkingen benadrukken het belang van integratie van magneetexpertise in het bredere elektrische voertuigen ontwikkelingsproces.

OEM-uitdagingen: Tekortkomingen aan zeldzame aarden vertragen de productie van elektrische voertuigen in India

De mondiale transitie naar elektrische voertuigen heeft kwetsbaarheden blootgelegd in de toevoerketen van zeldzame aarden , met name landen als India die sterk afhankelijk zijn van import.

De afhankelijkheid van zeldzame aarden

NdFeB-magneten vereisen aanzienlijke hoeveelheden van neodymium en dysprosium - twee zeldzame aardmetalen die grotendeels worden gewonnen en verwerkt in China. Ongeveer 80% van de wereldwijde voorraad zeldzame aarden komt uit China, wat geopolitieke en logistieke uitdagingen oplevert voor producenten van elektrische voertuigen.

Invloed op de productie van elektrische voertuigen in India

De ambitieuze plannen van India om zijn transportsector te elektrificeren zijn gehamerd door:

• Leveringsketensonderbrekingen : Handelspanningen en exportbeperkingen hebben geleid tot tekortkomingen van hoogwaardige NdFeB-magneten.
• Kostenstijging : De prijzen voor neodymium en dysprosium zijn sterk gevarieerd, wat de productiekosten heeft verhoogd voor Indiase OEM's zoals Tata Motors en Mahindra Electric.
• Vertraging in de productie : Diverse EV-modellen zijn vertraagd omdat fabrikanten zich haasten om alternatieve magnetenleveranciers te vinden.

Beperkingsstrategieën

Om deze uitdagingen aan te pakken, verkent India:

• Lokaal mijnbouw : Initiatieven om zeldzame aardemetaal mijnen te ontwikkelen in staten zoals Odisha en Jharkhand.
• Recyclingtechnologieën : Samenwerkingen met bedrijven zoals Richtmagneet om te verkennen recycling van zeldzaam aardmagneten , waarmee tot 95% van de kritieke elementen uit magneten aan het einde van hun levenscyclus kan worden teruggewonnen.
• Diversifiëren van leveringsketens : Samenwerkingen met landen zoals Australië en de Verenigde Staten om alternatieve bronnen van zeldzame aarden veilig te stellen.

Alternatieven: Beperkingen van ferrietmagneten qua efficiëntie en grootte

Terwijl met een vermogen van niet meer dan 10 W zijn een kostenefficiënt alternatief voor NdFeB, maar hun beperkingen maken ze ongeschikt voor toepassing in hoogwaardige elektrische voertuigen.

Eigenschappen van ferrietmagneten

Ferrietmagneten, samengesteld uit ijzeroxide en barium of strontium, bieden:

• Lage kosten : Ongeveer 1/10e van de kosten van NdFeB-magneten.
• Corrosiebestendigheid : Natuurlijk bestand tegen roest en oxidatie.
• Uitgebreide beschikbaarheid ruwe materialen zijn overvloedig aanwezig en wereldwijd verspreid.

 Hun magnetische eigenschappen zijn echter aanzienlijk minder goed dan die van NdFeB:

• Lager energieproduct ferrietmagneten hebben een energieproduct (BH)max van 1-5 MGOe, vergeleken met 35-52 MGOe voor NdFeB.
• Slechte thermische stabiliteit ze verliezen hun magnetisme bij temperaturen boven de 200°C, wat hun toepassing in hoogvermogende systemen beperkt.

Efficiëntie- en afmetingenafwegingen

In EV-aandrijfmotoren leidt het gebruik van ferrietmagneten tot:

• Grotere motorgrootte om vergelijkbare koppelwaarden te bereiken, moeten motoren op basis van ferriet 2-3 keer zo groot zijn als motoren met NdFeB.
• Verminderde efficiëntie : Ferrietmotoren werken meestal met een efficiëntie van 85-90%, vergeleken met 95-97% voor NdFeB-motoren.
• Lagere vermogensdichtheid : Dit betekent minder acceleratie en algehele voertuigprestaties.

Toepassingen waarin ferrietmagneten uitblinken

Ondanks hun beperkingen zijn ferrietmagneten nog steeds geschikt voor:

• Laagvermogenstoepassingen : Zoals ruitenwissers, elektrische ramen en HVAC-systemen in voertuigen.
• Prijsgevoelige markten : Waar actieradius en prestaties van ondergeschikt belang zijn.

Conclusie

NdFeB-magneten zijn onmisbaar voor het succes van elektrische voertuigen, waardoor de hoge efficiëntie en prestaties worden mogelijk gemaakt die consumenten eisen. Hoewel uitdagingen zoals schaarste aan zeldzame aarden en materialenkosten blijven bestaan, zullen innovaties op het gebied van magneetontwerp, recycling en alternatieve materialen de toekomst van EV-technologie vormgeven.

Bedrijven zoals Richtmagneet  blijven deze evolutie drijven en geavanceerde neodymium magneten en magnetische oplossingen die de volgende generatie duurzame transportmiddelen aandrijft. Naarmate de industrie zich verder ontwikkelt, zal het strategisch evenwicht tussen prestaties, kosten en duurzaamheid essentieel blijven om de wereldwijde adoptie van elektrische voertuigen te versnellen.