EV 모터 설계에서 희토류 자석이 중요한 이유

전 세계 전기 자동차 (EVS)의 상승에 대한 간단한 설명

세상은 교통 혁명의 한가운데에 있습니다. 전기 자동차 (EVS)는 더 이상 미래의 프로토 타입이나 고가의 고급 참신이 아닙니다. 그들은 개인 및 상업 교통의 표준이 빠르게되고 있습니다. 정부, 자동차 제조업체 및 소비자 모두에게 더 친환경적이고 지속 가능한 미래를 향해 조정하고 있으며 EV는 그 비전의 중심에 있습니다.

2023 년에만 Global EV 판매는 1,400 만 대를 넘어 전년 대비 30%이상 증가했습니다. 애널리스트들은 2030 년까지 EVS가 유럽과 중국과 같은 주요 시장에서 새로운 차량 판매의 60% 이상을 차지할 수 있다고 계획하고 있습니다. 이 빠른 채택은 몇 가지 수렴 요인에 의해 주도됩니다.

• 기후 약속 :국가들은 온실 가스 배출을 줄이기 위해 야심 찬 목표를 세우고 있습니다. 많은 사람들이 2030 년대까지 새로운 내부 연소 엔진 (ICE) 차량 판매를 금지 할 계획을 발표했습니다.
• 경제적 생존력 :배터리 비용 하락과 충전 인프라 향상으로 EV 소유권이 더욱 접근 가능해졌습니다.
• 기술 발전 :배터리 화학, 충전 속도 및 운동 효율의 혁신은 EV 성능을 향상 시켰습니다.
• 소비자 선호도 변경 :운전자는 점점 더 조용한 놀이기구, 인스턴트 토크 및 낮은 운영 비용 - 모든 EV의 특징을 우선시합니다.

EV 배터리는 종종 스포트라이트를 얻지 만 이러한 차량을 주도하는 모터 기술도 마찬가지로 중요합니다. 특히, EV 모터에 사용되는 희토류 자석은 소비자가 기대하는 성능, 효율성 및 운전 경험을 달성하는 데 중요합니다.

희토류 자석 이해

EV에서 희토류 자석의 역할을 이해하려면 먼저 그들이 무엇인지, 그리고 무엇이 그렇게 특별하게 만드는가를 이해해야합니다.

희토류 자석은 희토류 원소의 합금으로 만든 매우 강력한 영구 자석입니다. 이러한 요소는 다음과 같습니다.

• Neodymium (ND)-EV에 사용되는 고강도 자석의 가장 일반적인 기반.
• Praseodymium (PR) - 때때로 자기 성능을 향상시키기 위해 Neodymium과 결합됩니다.
• dysprosium (dy) - 열 저항을 향상시키기 위해 추가되었습니다.
• Terbium (TB) - Dysprosium보다 훨씬 더 큰 열 내성을 제공하지만 더 드물고 비쌉니다.

희토류 자석의 두 가지 주요 유형은 다음과 같습니다.

1. NDFEB (Nnodymium-Iron-Boron) 자석

크기에 사용할 수있는 가장 높은 자기 강도를 제공하십시오.

비교적 가벼우므로 컴팩트 한 모터 설계를 가능하게합니다.

EV의 경우 PMSM에 널리 사용됩니다.

2. SAMARIUM-COBALT (SMCO) 자석

NDFEB보다 더 나은 부식 및 온도 저항.

더 비싸기 때문에 전문 애플리케이션에 사용됩니다.

그들이 EV에 이상적인 이유 :
희토류 자석은 소량으로 매우 강한 자기장을 생성 할 수 있으며, 이는 모터 설계자가 모터를 부피가 크거나 무거운 채로 만들지 않고 높은 토크와 전력 밀도를 달성 할 수 있음을 의미합니다. 이것은 주행 범위와 성능을 극대화하는 데 필수적입니다.

EV 모터 설계에서 희토류 자석이 중요한 이유

EV에서는 효율성이 전부입니다. 모터에 절약 된 모든 에너지 와트는 더 긴 주행 범위와 배터리 크기를 줄인다. 이는 비용을 낮추고 차량 포장을 향상시킨다.

희토류 자석은 EV 모터가 다음을 허용하기 때문에 중요합니다.

무거운 기어 박스가 필요하지 않고 저속에서 높은 토크를 생성합니다.

도시 교통에서 고속도로 순항에 이르기까지 광범위한 운영 속도에 걸쳐 효율성을 유지합니다.

지연없이 부드럽고 반응적인 가속도를 전달하십시오.

컴팩트하고 가볍고 승객,화물 또는 추가 배터리 용량을위한 공간을 확보하십시오.

희토류 자석이 없으면 EV는 더 크고 무거운 모터 또는 덜 효율적인 모터 유형을 필요로하며, 둘 다 성능과 비용에 부정적인 영향을 미칩니다. 이것이 테슬라와 BYD에서 Nissan 및 BMW에 이르기까지 거의 모든 주요 EV 제조업체가 최소한 모터 설계에서 희토류 자석을 사용하는 이유입니다.

영구 자석 동기 모터 (PMSM) 및 희토류

EV에 사용할 수있는 몇 가지 모터 기술이 있습니다.

• 유도 모터 - 일부 Tesla 모델에 사용됩니다. 내구성이 뛰어나고 희귀하지 않지만 일반적으로 덜 효율적입니다.
• SPRM (Swneted Reluctance Motors)-희귀 고리가없고 견고하지만 부드럽게 제어하기가 더 시끄럽고 어렵습니다.
• 영구 자석 동기 모터(PMSMS) - 고효율과 소형성이 좋아하는 업계.

PMSMS는 로터에서 희토류 영구 자석을 사용합니다. 이 자석은 고정자 권선의 교대 전류와 상호 작용하여 회전을 생성하는 강력하고 일정한 자기장을 만듭니다.

PMSMS가 EV 모터 설계를 지배하는 이유 :

• 뛰어난 효율성 : 최적의 부하에서 종종 95%를 초과합니다.
• 높은 토크 밀도 : 큰 기어 감소없이 강한 가속도를 제공합니다.
• 소형 크기 : 공간이 프리미엄 인 차량에서 포장을 더 쉽게 만듭니다.
• 유지 보수가 낮 으면 다른 모터 유형에 비해 이동 부품이 적습니다.

PMSM 성능의 주요 인 에이 블러는 희토류 자석입니다.

PMSM에서 희토류 자석의 역할 - EV에서 사용되는 가장 일반적인 모터 유형

PMSM에서, 희토류 자석이 로터에 내장되거나 장착된다. 일정한 자기장은 모터를 의미합니다.

로터 와인딩이나 브러시가 필요하지 않아 에너지 손실과 마모를 줄입니다.

저속에서도 강력한 토크 출력을 유지하여 도시 주행 및 스톱 스타트 트래픽을 효율적으로 만듭니다.

최소한의 진동으로 조용히 작동합니다.

PMSM은 매우 효율적이기 때문에 소비자 구매 결정의 주요 요인 인 EV 범위를 확장하는 데 도움이됩니다. 이것이 제조업체가 희토류 자석 기술을 계속 개선하여 재료 비용 및 공급망 안정성과 성능을 균형을 유지하는 이유입니다.

Dysprosium 및 Terbium과 같은 희토류 요소가 성능을 향상시키는 방법

고성능 EV 모터는 극도의 열 및 기계적 응력에 직면합니다. 로터가 분당 수천 개의 혁명 (RPM)에서 회전함에 따라 열이 발생합니다. 동시에, 자석은 시간이 지남에 따라 약화 될 수있는 변동하는 자기장이 적용된다.

Neodyum Magnets에 dysprosium (dy) 또는 Terbium (TB)을 추가하면 고온에서 자기 강도를 유지하는 능력이 향상됩니다.

dysprosium-자석의 탈지에 대한 저항력을 높여 고재 고온 조건에 이상적입니다.

Terbium-더 큰 열 저항성을 제공하며, 극한 환경 또는 트럭 및 버스와 같은 대형 EV 애플리케이션에 유용합니다.

이러한 개선 사항을 통해 EV 모터는 견인, 가파른 언덕 등반 또는 지속적인 고속 운전과 같은 까다로운 조건에서 일관되게 수행 할 수 있습니다.

도전 및 공급망 문제

희토류 자석은 필수적이지만 제조업체가 해결해야 할 문제가 있습니다.

• 공급 농도 : 세계 희토류 생산의 70% 이상이 중국에 기반을두고 있습니다. 정치 또는 무역 분쟁은 공급을 방해 할 수 있습니다.
• 환경 문제 : 희토류 채굴 및 정제는 책임감있게 관리되지 않으면 환경 적으로 손상 될 수 있습니다.
• 가격 변동성 : 희토류 요소의 비용은 시장 수요와 지정 학적 요인에 따라 격렬하게 변동 할 수 있습니다.
• 제한된 재활용 인프라 : 희토류 재활용은 기술적으로 가능하지만 현재의 글로벌 인프라는 저개발되었습니다.

Pumbaa와 같은 회사의 경우 이러한 과제는 소싱 전략과 재료 효율성이 제품 신뢰성과 경제성을 유지하는 데 중요합니다.

지속 가능성과 희토류 사용의 미래

EV 산업은 희토류 지속 가능성과 관련하여 여전히 서 있지 않습니다. 혁신은 여러 주요 영역에서 등장하고 있습니다.

1. 재활용 이니셔티브 - 회사는 중고 모터, 하드 드라이브 및 기타 전자 제품에서 희토류를 추출하는 방법을 개발하고 있습니다.

2. 마수성 최적화 - 엔지니어는 성능을 유지하면서 희토류를 적게 사용하는 모터를 설계하고 있습니다.

3. 조정 모터 설계 - 일부 연구는 희토류가 전혀 필요하지 않은 효율적인 유도 또는 꺼리는 모터에 중점을 둡니다.

4. 녹색 채굴 관행 - 희토류 추출의 생태 학적 영향을 최소화하기 위해 엄격한 환경 규제가 채택되고 있습니다.

장기적으로 EV 산업은 희토류 자석이 처음부터 채굴되지 않고 회수되고 재사용되는 폐쇄 루프 공급망을 만드는 것을 목표로합니다.

결론

희토류 자석의 크기는 작지만 EV 성능에 미치는 영향은 엄청납니다. 그들은 현대적인 전기 자동차를 가능하게하는 작고 강력하며 효율적인 모터를 가능하게합니다.

Neodymium의 타의 추종을 불허하는 자기 강도에서 dysprosium의 열 안정성 및 Terbium의 내열성에 이르기까지 이러한 재료는 EV 모터 설계를 지배하는 영구 자석 동기 모터의 기초입니다.

Pumbaa에서 우리는 Ev Mobility의 미래가 배터리 혁신뿐만 아니라 운동 기술의 지속적인 진화에 의존한다는 것을 이해합니다. 그렇기 때문에 PMSM 솔루션은 프리미엄 희토류 자석과 효율성, 내구성 및 지속 가능성에 중점을 두는 이유입니다.

EV 채택이 계속 증가함에 따라 희토류 자석은 모터 디자인의 초석으로 남아있을 것이며, Pumbaa는 세계적 수준의 EV 모터 솔루션을 계속 제공하는 길을 이끌 것입니다.