丰田承诺更便宜的电动汽车电机磁铁在十年内实现

日本汽车制造商丰田公司说,它的成本可以减少稀土元素中磁铁在电动汽车的汽车取代了一半的钕的更丰富,成本较低的稀土镧和铈。

丰田预计这些磁铁用于汽车电动车在10年了。它们也可以用于电动助力转向和其他应用程序包括机器人和各种家用电器上半年2020年代。

钕在确保合金保持残余磁性很重要,一个属性被称为矫顽力,甚至在高温下。永久磁铁因此目前钕混合制成的合金,铁和硼,如钕₂菲₁₄b与所有磁铁一样,Nd的磁场₂菲₁₄B合金来自电子的磁偶极矩,这源于他们旋转。在满壳层材料的电子,所有自旋相反的电子成对组织,和磁场抵消。在材料未配对时,他们可以对齐,创建一个磁场。

Nd₂菲₁₄B合金铁磁物质,这意味着几乎所有电子的自旋排列在同一个方向。但是这种材料被分成许多小颗粒,产生磁场可能指向不同的方向。如果字段都是随机的,很少或根本没有磁性材料。让他们在一个磁场可以使谷物和使材料更强烈的金属丝。

合作创新

这个方向,在技术上被称为各向异性,有几个原因。其中包括晶体材料的固有磁场方向,称为磁晶各向异性,颗粒的形状。Nd₂菲₁₄B合金有异常高的内在磁晶各向异性,使他们很难magnetise以外的任何方向他们喜欢的一个。特别是源自钕的未配对电子,使强制性的磁铁。与此同时,大部分的铁意味着这样的合金可以强烈磁场。

集团经理Tetsuya Shoji丰田先进材料工程部门说,自2004年以来,公司一直致力于磁铁研究。虽然没有一个团队有经验与磁铁最初,他解释说,“许多研究人员在全球范围内帮助和增强我们的理解,使丰田开发自己的新材料。这与有经验的和著名的研究人员合作,揭示了矫顽力机制仍然是一个重要的活动,深化我们对磁铁的理解,“Shoji告诉必威体育 红利账户。

协作帮助丰田转向铈和镧。比钕这些元素更加丰富,但由于其较低的固有各向异性直接替代产生更少的强制性的合金。启用替换丰田因此仔细工程师磁铁的结构来补偿。它的一个创新使谷物主要来自铈、铁和硼,例如,和周围高度各向异性壳含有更多的钕,抑制磁化反转。¹

不是很罕见

这种结构可能是有益的一个原因是grain-edge缺陷似乎帮助磁化反转。“工程材料的颗粒由high-anisotropy保护壳是一个有用的方式维护矫顽力温度升高时,”纽约大学的说罗伊Chantrell他的团队曾与丰田等造型系统。²这些模型有助于探索设计,他补充道。

矫顽力也取决于粒径,丰田和合作学者发现它迅速减少颗粒变大。³这家汽车制造商因此保留高矫顽力在高温下通过减少颗粒大小的十分之一或更少的那些发现在传统的钕磁铁。由于这些改进,丰田的磁铁保持与现有的相同的耐热性,但使用的钕减少一半。

朱莉·科林格专家在波士顿大学稀土开采,我们指出,铈和镧成本5 - 8美元/公斤(£4 - 6),而对钕45 - 70美元/公斤。鉴于目前全球稀土元素的供应过剩结果,她认为这是最重要的。降低成本是一个好消息,因为它可能带来更多的负担得起的电动汽车,”她说。丰田和其他制造商的下一步是设计他们的稀土轴承组件的方式可以很容易回收。