Mempertimbangkan keinovatifan “Magnet tahan panas hemat neodymium” Toyota 

Magnet tahan panas hemat neodymium yang diperkenalkan dalam artikel ini ada di sebelah kanan. Bagian tengah adalah magnet neodymium dengan komposisi konvensional termasuk disprosium, dan bagian kiri adalah magnet ferit. Bahkan ketika bola keras diadsorpsi pada suhu kamar. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam kinerja yang diamati antara produk yang dikembangkan dan komposisi konvensional.

Magnet

Pada 20 Februari 2018, Toyota mengumumkan telah mengembangkan magnet baru untuk motor. Yang patut diperhatikan dari teknologi ini adalah jumlah neodymium yang digunakan telah sangat berkurang. Namun, sulit bagi orang awam yang tidak paham kimia untuk memahami apa yang lebih unggul. Saya teliti kembali maksud dan maknanya.

Apa sebenarnya magnet neodymium itu?

Saat ini, sebagian besar motor yang digunakan untuk menggerakkan mobil adalah motor AC. Yang dapat dibagi menjadi dua jenis: motor induksi dan motor sinkron. Motor induksi jarang digunakan, dan tidak ada contoh penting selain yang digunakan pada kendaraan Tesla. Motor sinkron yang merupakan mayoritas motor hadir dalam berbagai jenis. Namun jika kita membatasi diri pada motor penggerak otomotif, mayoritas adalah motor sinkron magnet permanen (motor PM).

Motor PM lebih efisien jika gaya magnet magnet permanen lebih kuat, dan magnet tanah jarang digunakan untuk tujuan itu. Magnet samarium-kobalt dan magnet neodymium dalam artikel ini adalah dua yang terbaik. Magnet samarium-kobalt memiliki gaya magnet yang lebih lemah daripada magnet neodymium, tetapi tahan panas. Jika dibandingkan dengan suhu Curie, yang merupakan indikator bahwa “kemagnetan hilang ketika mencapai suhu tersebut”. Magnet samarium-kobalt bersuhu 700-800°C, sedangkan magnet neodymium bersuhu 315°C. Secara alami, gaya magnet secara bertahap melemah hingga mencapai suhu Curie. Dan mengingat itu akan ditempatkan di bawah kap depan dan digunakan untuk mengemudi. Masalah demagnetisasi termal tidak dapat diabaikan sebagai motor penggerak.

See also  Tren Teknologi Yang Akan Mendefinisikan Ulang Masa Depan Bisnis

Dalam hal ini, Anda mungkin berpikir bahwa magnet samarium-kobalt harus digunakan, tetapi magnet tersebut memiliki kelemahan yaitu kekuatan mekanik yang buruk. Jika Anda dapat membuatnya, Anda tidak dapat membuatnya, jadi solusi optimal saat ini adalah motor PM yang menggunakan magnet neodymium.

Tindakan terhadap demagnetisasi termal

Oleh karena itu, ada dua masalah dalam penggunaan magnet neodymium pada motor PM untuk motor penggerak mobil. Ini adalah penanggulangan panas yang disebutkan di atas dan penghematan tanah jarang yang menyertainya.

Berbagai langkah telah diambil untuk mencegah demagnetisasi termal magnet neodymium. Arus utama adalah penambahan disprosium dan terbium. Telah ditemukan bahwa penambahan unsur-unsur ini dapat meningkatkan medan anisotropi fasa utama. Namun, jumlah kedua elemen ini kurang dari 1/10 neodymium, dan area produksi terbatas pada area tertentu, sehingga sulit untuk menyediakan pasokan yang stabil. Tentu saja, harga sangat berfluktuasi, dan karena keberadaan motor penggerak terus meningkat di masa mendatang, ada kemungkinan harga akan naik, tetapi kami tidak dapat mengharapkannya turun secara signifikan. Oleh karena itu, berbagai teknologi bebas dysprosium/terbium dirancang, dan ini adalah banyak proposal teknis untuk magnet neodymium konvensional.

Bahkan neodymium adalah tanah langka

Namun, yang dicoba Toyota adalah teknologi hemat sumber daya neodymium. Metode khusus adalah penataan cangkang kristal fase utama dan substitusi elemen.

Melihat struktur magnet neodymium secara rinci, dapat dibagi menjadi kristal fase utama dan lapisan batas butir. Telah diumumkan bahwa untuk meningkatkan gaya koersif, berguna untuk meningkatkan ketebalan lapisan batas butir untuk mengisolasi masing-masing fasa utama secara magnetis, atau untuk memurnikan kristal fasa utama. Di sisi lain, tidak perlu mendistribusikan neodymium secara merata dalam kristal fase utama untuk meningkatkan gaya koersif. Oleh karena itu, dengan membuat kerapatan lapisan luar lebih tebal dan lapisan dalam lebih tipis, kami memutuskan untuk mengurangi jumlah neodymium yang digunakan secara keseluruhan.

See also  BULAN SATURNUS ENCELADUS MUNGKIN MELEPASKAN MIKROBA KE LUAR ANGKASA

Magnet neodymium memiliki struktur butir (kristal fase utama) dan partisi (lapisan batas butir), semakin kecil butir dan semakin lebar partisi, semakin tinggi gaya koersif. Berbeda dengan metode sintering yang merupakan metode manufaktur umum, Toyota menggunakan metode pendinginan cair untuk memurnikan kristal fasa utama.

Secara khusus, sebagai pengganti neodymium, cerium dan lanthanum,

yang tidak diragukan lagi jumlahnya, digunakan untuk membuat paduan, dan dengan menciptakan distribusi yang kaya di dalam struktur cangkang, jumlah neodymium yang digunakan secara keseluruhan berkurang. Namun, pencampuran serium dan lantanum secara teknis masih sulit dilakukan hingga saat ini. Setelah berbagai trial and error, Toyota menemukan bahwa rasio cerium 3:lantanum 1 dapat tercampur dengan baik, dan berhasil membuat 2Fe142Fe14komposisi Cerium dan lantanum juga merupakan tanah jarang, tetapi semakin banyak neodymium yang ditambang, semakin banyak cerium dan lantanum yang ditemukan, dapat dikatakan berhasil.

Metode konstruksi juga dirancang. Alih-alih metode sintering yang sering digunakan untuk neodymium, kami menggunakan metode pendinginan cair untuk memurnikan kristal fasa utama ke tingkat nanometer, dan akhirnya mewujudkan struktur cangkang yang disebutkan di atas. Metode sintering menjaga struktur kristal sekitar 2 μm, sedangkan metode pendinginan cair dapat mengurangi struktur kristal hingga orde nanometer. Anisotropi ditingkatkan dengan pengerjaan plastik, dan sebagai hasilnya, gaya penahan ditingkatkan tanpa menggunakan disprosium dan terbium. Artinya, penanggulangan terhadap demagnetisasi termal juga telah dilakukan.

See also  GM: Ekosistem energi baru memungkinkan pengguna untuk mengontrol kebutuhan energi

Paduan quenched ribbon dibuat dengan metode quenching cair. Struktur kristal dapat disempurnakan.

Beberapa upaya telah dilakukan untuk mengurangi penggunaan disprosium dan terbium, tetapi neodimium juga merupakan salah satu logam tanah jarang. Yang terbaik adalah menguranginya. Faktanya, menambahkan disprosium ke magnet neodymium dapat menjadi tindakan pencegahan terhadap demagnetisasi termal pada suhu tinggi, tetapi di sisi lain, ia juga memiliki sifat magnetisasi yang cenderung menurun. Magnet tahan panas hemat neodymium memiliki potensi untuk mengatasi masalah ini dalam hal metode dan struktur konstruksi.

Toyota tidak berpikir untuk menyertakan teknologi ini, dan ingin melanjutkan pengembangan bersama dengan pabrikan yang tertarik. Karena dirancang untuk tujuan menyelamatkan tanah jarang, saya harap seluruh Jepang akan meningkatkan teknologi ini dan menyublimnya sebagai teknologi asli yang dapat menantang dunia.

Seperti yang ditunjukkan pada grafik, dibandingkan dengan magnet neodymium konvensional yang mengandung disprosium, produk yang dikembangkan dengan pengurangan komposisi neodymium 20% memiliki gaya koersif terbalik pada suhu tinggi, dan hasil yang baik diperoleh. Diharapkan kinerja ketahanan panas dapat dikendalikan dengan mengurangi jumlah neodymium. Tim pengembangan juga menyebutkan bahwa “alasannya masih belum diketahui” untuk fakta bahwa sifat produk konvensional melintasi sekitar 140 ° C.

You May Also Like

About the Author: author