Toyota vyvinula lepší neodymový magnet. Zlevní tím motory elektromobilů

Japonská automobilka Toyota předevčírem ve své tiskové zprávě uvedla, že se jí podařilo vyrobit první magnet s nižším množstvím neodymu, který by zároveň odolával vysokým teplotám. Neodymové magnety se v současnosti používají ve vysokovýkonných motorech elektromobilů. Levnější a dostupnější vstupní suroviny tak mohou pomoci zvýšit jejich dostupnost.

Nový magnet používá výrazně méně neodymu (chemická značka Nd), prvku vzácných zemin. Stejně tak není při jeho výrobě potřeba ještě vzácnějšího terbia (Tb) a dysprosia (Dy). Jako náhrada slouží lanthan (La) a cer (Ce, latinsky cerium), které, ač stále spadají mezi kovy vzácných zemin, jsou mnohem dostupnější a levnější.

Klepněte pro větší obrázek
V grafu je Bor vykreslen hnědě (B), železo (Fe) zeleně , červeně terbium (Tb) a dysprosium (Dy), neodym oranžově (Nd) a modře lanthan (La) a cer (Ce). První linie grafu ukazuje novou technologii, druhá technologii použitou při výrobě automobilu Toyota Prius ze čtvrté generace a níže starší, druhou a třetí generaci téhož automobilu.

Neodym hraje důležitou roli pro udržování vysoké koercivity – schopnosti udržet magnetické pole (resp. přesněji odolávat demagnetizaci externím magnetickým polem i svým vlastním demagnetizačním polem) – a tepelné odolnosti.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Magnet pod elektronovým mikroskopem a analýza jeho složení Graf tepelné odolnosti a porovnání s ostatními magnety (červeně znázorněna novinka od Toyoty)

Protože nelze jednoduše snížit množství neodymu a nahradit jej lanthanem a cerem, neboť by došlo ke snížení výkonu motoru, Toyota musela vyvinout novou technologii, která umožní motoru zachovat původní vlastnosti. Výsledkem je pak ekvivalentní magnet s identickou tepelnou odolností, ale s o 50 % nižším množstvím neodymu.

Tři pilíře nové technologie

Magnetické vyrovnání

Primární (např. polarizace nasycení nebo intenzita magnetického pole) a sekundární magnetické vlastnosti (např. remanence či koercivita) výrazně závisí na mikrostruktuře materiálu, která je určena chemickým složením a technologií výroby. Při vývoji materiálů jde především o „magnetické vyrovnání“ (usměrnění), čili stupeň orientace částic (zrn, krystalitů).

Klepněte pro větší obrázek
​Ukázka rozdílu mezi novou a starou technologií ve velikosti a orientaci částic (zrn, krystalitů)

Dvouvrstvá struktura magnetu

V konvenčních neodymových magnetech je neodym rozmístěn rovnoměrně a v mnohých případech je ho více, než je nutné. Toyota používá neodym na povrchu, kdežto jeho koncentraci směrem ke středu postupně snižuje.

Klepněte pro větší obrázek
Konvenční magnet a jeho dvouvrstvá forma

Specifický poměr mezi lanthanem a cerem

Je-li lanthan a cer použit konvenční metodou, postupem času snižuje své vlastnosti (tepelnou odolnost a koercivitu). Toyota tvrdí, že nejúčinnější je vytvářet magnety s poměrem lanthanu ku ceru 1:3.

Klepněte pro větší obrázek
Přechod ke specifickému poměru lanthanu ku ceru (1:3).

Budoucnost a nasazení do praxe

Předpokládá se, že nový motor obsáhne široký rozsah nasazení. Přestože v nově se rozvíjejícím elektro-automobilovém průmyslu po něm bude největší poptávka, najde si svou cestu mezi generátory elektřiny, elektrické posilovače řízení, roboty anebo různorodé domácí přístroje.

Toyota očekává, že do svých elektrických automobilů začne tento typ montovat do roku 2025, nejdříve však za dva roky.

Diskuze (15) Další článek: Hackeři se dostali do cloudu Tesly běžícím na Amazonu a těžili kryptoměny

Témata článku: Technologie, Technika, Elektromobily, NEO, Motory, Toyota, Třetí generace, Nový motor, Nová technologie, LEP, Široký rozsah, Domácí přístroj, Posilovač řízení, Nový magnet, Mág, Elektrický automobil, Postup času, Odolnost, Vysoká teplota, První magnet, Čtvrtá generace, Japonská automobilka, Důležitá role, Magnetické pole, Graf



Na muže doléhá globální krize plodnosti

Na muže doléhá globální krize plodnosti

** Za posledních čtyřicet let klesla plodnost mužů v ekonomicky vyspělých zemích o víc než polovinu ** Odborníci namítali, že nejde o globální fenomén, protože v Africe, Asii či Latinské Americe mužům spermie neubývají. ** Nová studie ale dokazuje pravý opak

Jaroslav Petr
Lidé
Elektromagnetické pušky jsou postrachem dronů ve válce. Vypadají jako ze sci-fi

Elektromagnetické pušky jsou postrachem dronů ve válce. Vypadají jako ze sci-fi

** Ukrajinské síly používají několik typů lehkých protidronových pušek ** Na fotografiích z bojů se nejčastěji vyskytují EDM4S a KVS G-56 ** Malý dron „sestřelí“ na vzdálenost až několika kilometrů

Jakub Čížek
UkrajinaZbraněUAVDrony
Mohli Inuité vyrobit nůž z vlastních zmrzlých exkrementů? Antropologové při experimentu jen „kreslili hnědou pastelkou“

Mohli Inuité vyrobit nůž z vlastních zmrzlých exkrementů? Antropologové při experimentu jen „kreslili hnědou pastelkou“

** Deníky polárníků jsou plné neuvěřitelných příběhů ze života Inuitů ** Některé tvrdí, že dokážou vyrobit ostrý nůž ze zmrzlých exkrementů ** Američtí antropologové to ověřili experimentem

Jaroslav Petr
Archeologie
Jak je možné, že plachetnice pluje třikrát rychleji než vítr, který ji pohání

Jak je možné, že plachetnice pluje třikrát rychleji než vítr, který ji pohání

** Některé závodní trimarány překonají rychlost větru, který je pohání ** Jak je něco takového vůbec možné? Neporušují zákony fyziky? ** Ale vůbec ne. Stačí si připomenout sčítání vektorů

Jakub Čížek
JachtaFyzikaTechnologie
Samsung něco chystá. Má novou ochrannou známku XISO-CELL, můžeme tak vyhlížet novou generaci foťáků

Samsung něco chystá. Má novou ochrannou známku XISO-CELL, můžeme tak vyhlížet novou generaci foťáků

** Samsung má novou ochrannou známku pro mobilní foťáky ** XISOCELL má být nový generace mobilních fotočipů ** Jako první by se měla ukázat u řady Galaxy S23

Martin Chroust
200 MpxISOCELLFotočipy