Як магніти NdFeB живлять електромобілі: проектування двигунів та вибір матеріалів

Залежність тягових двигунів електромобілів від високоякісних магнітів NdFeB (N42-N52)

Ефективність електромобілів залежить від можливостей їхніх тягових двигунів, які перетворюють електричну енергію на механічну потужність. Ці двигуни значною мірою покладаються на високоякісні магніти NdFeB (N42-N52) для досягнення оптимальної ефективності, питомої потужності та крутного моменту.

Магнітна перевага магнітів NdFeB

Магніти NdFeB, що складаються з неодиму, заліза та бору, є найпотужнішим типом постійні магніти вже доступні сьогодні. Вони мають виняткові магнітні властивості, зокрема високу залишкову намагніченість (Br), коерцитивну силу (Hc) та максимальний енергетичний добуток (BH)max, що робить їх ідеальними для застосування в компактних, але потужних магнітних рішеннях.

В тягових двигунах електромобілів, використання Неодимових магнітів марки N42-N52 має кілька ключових переваг:

• Висока щільність потужності : Ці магніти дозволяють двигунам забезпечувати більшу потужність у менших габаритах, зменшуючи загальні розміри та вагу трансмісії.
• Енергоефективність : Сильне магнітне поле, створене неодимовими магнітами, мінімізує втрати енергії, підвищуючи ефективність двигуна та збільшуючи дальність поїздки електромобіля.
• Термальна стабільність : Марки, такі як N52, створені таким чином, щоб зберігати свої магнітні властивості при підвищених температурах, забезпечуючи надійну роботу в складних умовах.

Вимоги до проектування двигунів електромобілів

Конструктори двигунів мають обирати відповідну марку неодимових магнітів, враховуючи такі фактори, як робоча температура, необхідний крутний момент та обмеження щодо вартості. Наприклад:

• Марка N42 : Забезпечує баланс між продуктивністю та вартістю, підходить для стандартних застосувань EV.
• Клас N52 : Має найвищий енергетичний добуток, ідеальний для високопродуктивних транспортних засобів, де критично важливо максимізувати питому потужність.

Компанії, такі як AIM Magnet  спеціалізується на виробництві NdFeB магнітів за індивідуальними замовленнями, пропонуючи адаптовані рішення для виробників електромобілів. Їхній досвід у галузі дизайн магніта та вибору матеріалів забезпечує оптимальну роботу двигуна з одночасним дотриманням суворих галузевих стандартів.

Вплив на продуктивність EV

Інтеграція NdFeB магнітів високого класу безпосередньо впливає на ключові показники, такі як прискорення, дальність та ефективність акумулятора. Наприклад:

• Тяговий двигун Tesla Model 3 використовує NdFeB магніти для досягнення максимальної ефективності понад 97%, що забезпечує дальність до 358 миль на одному заряді.
• Audi e-tron GT покладається на передову технологію NdFeB магнітів, щоб забезпечити 590 к.с. та прискорення від 0 до 60 миль/год всього за 3,3 секунди.

Дослідження випадку: Спеченні магніти Anhui Hanhai для енергоефективних двигунів

Anhui Hanhai Magnetic Technology, провідний виробник спресовані магнити NdFeB , зіграла ключову роль у розвитку технологій електромоторів для електромобілів. Їхній дослідницький матеріал демонструє, як магніти, виготовлені з високою точністю, підвищують енергоефективність і продуктивність.

Виробничий процес спікання NdFeB

Магніти зі спіканого NdFeB виготовляються за спеціальним процесом, який включає наступні етапи:

• Порошкова Металургія фаза вихідних матеріалів: Суміш порошків неодиму, заліза та бору пресується у форму.
• Сintéрування спікання: Спресований порошок нагрівається до високих температур, утворюючи щільну кристалічну структуру.
• Обробка та покриття остаточна обробка: Магніт піддається прецизійній механічній обробці та покривається для захисту від корозї та розмагнічування.

Цей процес забезпечує отримання магнітів з винятковими магнітними властивостями та структурною цілісністю, що робить їх ідеальними для високопродуктивних застосувань, таких як електромотори для електромобілів.

Застосування в енергоефективних двигунах

Спеченні магніти NdFeB компанії Anhui Hanhai були інтегровані в двигуни кількох великих виробників електромобілів, зокрема:

• BYD : Їхні автомобілі з батареями Blade Battery використовують магніти Anhui Hanhai для досягнення ККД двигуна понад 95%.
• Ніо : ES8 SUV використовує ці магніти, щоб забезпечити запас ходу 311 миль і швидке прискорення.

Ці двигуни демонструють, як спресовані магнити NdFeB дозволяють значно покращити перетворення енергії, зменшити виділення тепла та подовжити термін служби акумулятора.

Спільне інноваційне розвиток

Anhui Hanhai тісно співпрацює з виробниками електромобілів, щоб оптимізувати дизайн магнітів для конкретних архітектур двигунів. Наприклад:

• Індивідуальні намагнічені візерунки для підвищення щільності крутного моменту.
• Сучасні покриття для підвищення термостабільності та стійкості до корозії.

Такі партнери пояснюють важливість інтеграції експертність у сфері магнітів у більш широкий процес розвитку електромобілів.

Виклики для OEM: Дефіцит рідкоземельних металів затримує виробництво електромобілів в Індії

Глобальний перехід на електромобілі виявив уразливості в ланцюзі поставок рідкоземельних металів , особливо в країнах, таких як Індія, які важко залежать від імпорту.

Залежність від рідкоземельних металів

Для магнітів NdFeB потрібно значна кількість неодімій та диспрозій — два рідкоземельних елементи, які в основному видобувають і переробляють у Китаї. Приблизно 80% світових запасів рідкоземельних металів походять з Китаю, що створює геополітичні та логістичні проблеми для виробників електромобілів.

Вплив на виробництво електромобілів в Індії

Амбітні плани Індії щодо електрифікації сектора транспорту завадили:

• Зруйнування ланцюга постачань : Торгівельні напруженості та обмеження на експорт призвели до нестачі магнітів NdFeB високого класу.
• Зростання витрат : Ціни на неодим і диспрозій суттєво коливалися, що збільшило витрати на виробництво для індійських автовиробників, таких як Tata Motors і Mahindra Electric.
• Порушення термінів виробництва : Кілька моделей електромобілів стикнулися з затримками, оскільки виробники намагаються знайти альтернативних постачальників магнітів.

Стратегії зменшення

Щоб подолати ці виклики, Індія вивчає можливості:

• Видобування всередині країни : Ініціативи щодо розвитку родовищ рідкоземельних металів у штатах Орісса та Джаркханд.
• Технології переробки : Партнерства з компаніями, такими як AIM Magnet для вивчення переробка рідкоземельних магнітів , що може відновити до 95% критичних елементів із магнітів, які вичерпали свій термін служби.
• Диверсифікація ланцюгів поставок : Співпраця з країнами, такими як Австралія та США, для забезпечення альтернативних джерел рідкоземельних матеріалів.

Альтернатива: Обмеження феритових магнітів у плані ефективності й розмірів

Тоді як ферритові магніти є бюджетною альтернативою NdFeB, однак їх обмеження роблять їх непридатними для застосування в електромобілях із високою продуктивністю.

Властивості феритових магнітів

Феритові магніти, що складаються з оксиду заліза та барію або стронцію, мають такі характеристики:

• Низька вартість : Приблизно 1/10 вартості магнітів NdFeB.
• Стійкість до корозії : Природна стійкість до іржі та окиснення.
• Широка доступність : Сировина є надлишковою та розповсюдженою по всьому світу.

 Однак, їх магнітні властивості значно гірші порівняно з NdFeB:

• Нижчий магнітний енергетичний добуток : Феритові магніти мають магнітний енергетичний добуток (BH)max 1-5 MGOe порівняно з 35-52 MGOe у NdFeB.
• Погана термічна стабільність : Вони втрачають магнетизм при температурах вище 200°C, що обмежує їх використання в потужних застосуваннях.

Пошук компромісу між ефективністю та розміром

У тягових двигунах EV використання феритових магнітів призводить до:

• Більший розмір двигуна : Для досягнення порівняльного крутного моменту двигуни на основі феритів мають бути в 2-3 рази більшими порівняно з двигунами NdFeB.
• Знижена ефективність : Феритові двигуни зазвичай працюють з ефективністю 85-90%, порівняно з 95-97% для двигунів NdFeB.
• Нижча питома потужність : Це призводить до меншого прискорення та загальної продуктивності автомобіля.

Сфери, де феритові магніти є кращими

Незважаючи на свої обмеження, феритові магніти залишаються придатними для:

• Малопотужні застосування : Наприклад, очисники вітрозахисного скла, підйомні скла та системи опалення, вентиляції і кондиціонування повітря в транспортних засобах.
• Ринки, чутливі до вартості : Де дальність та продуктивність мають другорядне значення.

Висновок

Магніти NdFeB є незамінними для успіху електромобілів, забезпечуючи високу ефективність і продуктивність, яких очікують споживачі. Хоча проблеми, такі як нестача рідкоземельних металів і вартість матеріалів, залишаються актуальними, інновації в конструкції магнітів, вторинній переробці та альтернативних матеріалах визначать майбутнє технологій електромобілів.

Компанії, такі як AIM Magnet  продовжуватимуть цю еволюцію, пропонуючи передові неодімій магніти та магнітних рішень рішення, які забезпечують наступне покоління стійкого транспорту. У міру зрілості галузі стратегічний баланс між продуктивністю, вартістю та стійкістю залишатиметься ключовим для прискорення глобального прийняття електромобілів.