ในยานยนต์พลังงานใหม่ แม่เหล็กถาวร NdFeB มักติดตั้งบนโรเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุน สนามแม่เหล็กภายในของแม่เหล็กถาวรจะเกิดปฏิกิริยากับกระแส ทำให้เกิดแรงบิดเพื่อขับเคลื่อนโรเตอร์ให้หมุน นี่คือกระบวนการทางกายภาพที่แม่นยำซึ่งเกิดขึ้นเมื่อคุณก้าวเข้าสู่ "ประตู" ดังนั้น แม่เหล็กถาวรธาตุหายากจึงถูกเรียกว่า "หัวใจที่มองไม่เห็น" ของยานยนต์พลังงานใหม่

แม่เหล็กถาวรธาตุหายาก: "ราชาแห่งแม่เหล็ก" ของมอเตอร์ยุคใหม่

ประวัติศาสตร์การพัฒนาวัสดุแม่เหล็กถาวรธาตุหายากสามารถอธิบายได้ว่าเป็นวิวัฒนาการของวิทยาศาสตร์วัสดุ ตั้งแต่แม่เหล็กธรรมชาติยุคแรกเริ่ม ไปจนถึงแม่เหล็ก AlNiCo ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และวัสดุแม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์ในปี พ.ศ. 2490 มนุษย์ได้พยายามพัฒนาคุณสมบัติทางแม่เหล็กให้แข็งแกร่งขึ้นอย่างต่อเนื่อง การปฏิวัติที่แท้จริงเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2526 เมื่อวัสดุแม่เหล็กถาวรธาตุหายากรุ่นที่สาม คือ นีโอดิเมียม เหล็ก โบรอน (NdFeB) ได้ถือกำเนิดขึ้น

เหตุใดนีโอดิเมียมโบรอนเหล็กจึงถูกขนานนามว่าเป็น "ราชาแห่งแม่เหล็กถาวร" พลังงานแม่เหล็กของนีโอดิเมียมโบรอนเหล็กมีค่าสูงกว่าเฟอร์ไรต์ 10-15 เท่า สูงกว่าวัสดุกระตุ้นไฟฟ้าแบบเดิม 5-8 เท่า และเป็นรองเพียงวัสดุกระตุ้นไฟฟ้าแบบตัวนำยิ่งยวดเท่านั้น วัสดุนี้มีค่าความคลาดเคลื่อนและแรงบีบสูงมาก มีความสามารถในการป้องกันการล้างอำนาจแม่เหล็กสูง และทำให้มอเตอร์สามารถสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงได้ในปริมาณที่น้อยลง

เพราะเหตุใดจึงจำเป็นสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่?

ต่างจากรถยนต์พลังงานเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม รถยนต์พลังงานใหม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับมอเตอร์ขับเคลื่อน ได้แก่ กำลังสูง ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และประสิทธิภาพสูง มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรแบบธาตุหายากจึงตอบโจทย์ข้อกำหนดเหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ:

ราชาแห่งประสิทธิภาพ: ประสิทธิภาพสามารถสูงถึง 97% ซึ่งสูงกว่าประสิทธิภาพของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ Tesla ใช้ในยุคแรกๆ ถึง 6% ซึ่งแปลผลโดยตรงคือระยะการขับขี่ที่ไกลขึ้น

ราชาแห่งความหนาแน่นของพลังงาน: ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และความหนาแน่นของพลังงานเหนือกว่ามอเตอร์ประเภทอื่นมาก ทำให้การจัดวางยานพาหนะมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

การควบคุมที่แม่นยำ: ความแม่นยำในการควบคุมความเร็วสูง ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว และการตอบสนองพลังงานที่ราบรื่นและทันที

ในทางตรงกันข้าม แม้ว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับจะมีราคาต่ำและทนต่ออุณหภูมิสูง แต่ก็มีความหนาแน่นพลังงานต่ำ มอเตอร์แบบสวิตช์รีลัคแทนซ์มีราคาถูกแต่มีเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนสูง ในแง่ของประสิทธิภาพโดยรวม มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรชนิดหายากถือเป็นโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับมอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์พลังงานใหม่ในปัจจุบัน

จากการวิจัยพบว่ารถยนต์พลังงานใหม่แต่ละคันใช้พลังงานเฉลี่ย 2.5 กิโลกรัม แม่เหล็กถาวร NdFeB วัสดุ ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของรถยนต์พลังงานใหม่:

ในปี 2568 คาดว่าความต้องการแม่เหล็กธาตุหายากสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่ทั่วโลกจะสูงถึง 30,000 ตัน

อัตราการเติบโตแบบทบต้นของความต้องการแม่เหล็กธาตุหายากตั้งแต่ปี 2021 ถึงปี 2025 อยู่ที่ 35% ขึ้นไป และรถยนต์พลังงานใหม่มีส่วนสนับสนุนการเติบโตประมาณ 60%

แม้ว่าแม่เหล็กถาวรธาตุหายากจะมีขนาดเล็ก แต่ก็กลายเป็น “วิตามินทางอุตสาหกรรม” ที่ขาดไม่ได้สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ ในด้านยานยนต์พลังงานใหม่ แก่นแท้ของการแข่งขันได้เปลี่ยนจากระดับการประยุกต์ใช้ไปสู่ระดับวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ด้วยข้อได้เปรียบด้านทรัพยากรธาตุหายากและเทคโนโลยีการแปรรูป จีนกำลังเปลี่ยนทรัพยากรเชิงกลยุทธ์นี้ให้กลายเป็นศูนย์กลางในการกำหนดกระบวนทัศน์เทคโนโลยียานยนต์แห่งอนาคต