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El nuevo motor de Toyota reducirá el costo de los vehículos eléctricos

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El costo de los autos eléctricos es alto debido al uso de elementos de tierras raras..

La necesidad y demanda de vehículos eléctricos sigue creciendo, y no es de extrañar. Sin embargo, el costo sigue siendo más alto que el de los automóviles normales porque requiere más materiales especiales para que el vehículo funcione.. Ahora, Toyota Los ingenieros han desarrollado un nuevo imán que reduce la dependencia de los vehículos eléctricos en los imanes de tierras raras..

Neodimio

Los motores y componentes de los automóviles se mejoran mediante el uso de aleaciones de acero como el níquel, titanio, cromo y manganeso. Lo mismo pasa con los coches eléctricos, solo que utilizan elementos más especializados que son compatibles con la batería y el motor.

Uno de los ingredientes más importantes de un EV es el neodimio., un imán de tierras raras utilizado para la producción de motores eléctricos de imán permanente. Un motor de imán permanente tiene imanes dentro del motor (es la parte giratoria) o está montado en la parte superior. Funciona con la corriente eléctrica que se establece en los devanados del estator o en el componente del motor estacionario..

Los imanes de tierras raras como el neodimio generan la energía requerida por un EV. En comparación con los imanes de ferrita, tienen más torque y un campo más fuerte, pero son más ligeros..

El diseño de imán permanente no es el único. Audi Utiliza motores actuales para su e-tron Quatro mientras Tesla confía en los motores de inducción de CA para Modelo X y Modelo S. Pero muchas empresas de automóviles prefieren el imán permanente porque es eficiente y más fácil de fabricar.. Incluso el Modelo 3 de Tesla utiliza imanes permanentes.

Reducir la dependencia del neodimio

Ahora Toyota anunció recientemente que ha descubierto una manera de reducir la dependencia del neodimio al 20%. De hecho, Toyota dijo que la dependencia podría disminuir tanto como 50% sin sacrificar las propiedades de resistencia al calor.

Lo que hizo Toyota fue hacer un cambio de imagen completo de la superficie del grano del imán y usar un componente de 2 capas. El neodimio se establece entre lantano y cerio en una proporción de 3 a 1. El neodimio se concentra y diluye pero no se pierde eficacia.

Lo que hicieron los científicos de Toyota fue reducir el grano del imán para 0.25 micrómetros. Luego colocaron neodimio en estos granos y también usaron cerio y lantano.. Fue después de mucha experimentación que aprendieron que el 1:3 la proporción fue la mejor.

El lantano y el cerio son de bajo costo y están ampliamente disponibles. La combinación es mejor cuando 270 F, close to the spread of its operating temperature. This is right where an EV peak performance will be so it is only appropriate.

Alta demanda, Pequeño suministro

En un comunicado de prensa, Toyota dijo que habrá una escasez de imanes de tierras raras a medida que se fabrican más y más vehículos eléctricos.. A pesar de la inminente escasez, se está haciendo muy poco al respecto.

Existe evidencia que demuestra que la demanda de neodimio es muy alta. De hecho un 2012 estudio revela que el neodimio es uno de los metales más demandados en el sector de la energía verde. La figura empezó a crecer en 2010 y la demanda se elevará aún más hasta 2030 y más allá.

Aparte del neodimio, otros elementos que están en demanda son el vanadio, galio, disprosio, y cadmio. El aumento de la demanda se debe principalmente al crecimiento del mercado de vehículos eléctricos y también al mercado de energía verde en particular.. Todos los generadores y motores necesitan imanes de tierras raras.

No todos estos elementos son raros en el sentido más estricto de la palabra. Muchos son abundantes, pero son muy dificiles de conseguir. La mayor parte del neodimio se encuentra en China. Recientemente, el gobierno chino tomó medidas para frenar la minería ilegal, making it more difficult to extract the element. The situation is not that different from lithium and cobalt batteries.

Los imanes permanentes que se utilizan en un vehículo eléctrico suelen estar compuestos por 70% hierro y 30% neodimio. Como se ha mencionado más arriba, El neodimio es adecuado para un motor de automóvil eléctrico debido a sus electrones no apareados.. Pero debido al mayor costo, las empresas de automóviles ahora están buscando alternativas.

Algunos han optado por añadir disprosio o terbio para reducir la dependencia del neodimio, pero no es muy efectivo ya que esos elementos cuestan aún más. Toyota is aware of this and that is why the company stopped using dysprosium and terbium. This took effect in the 2016 Prius y será el caso de sus otros vehículos.

Perspectivas de futuro

Ahora que Toyota ha presentado una receta para nuevos motores EV, Puede reducir la necesidad de neodimio y otros imanes raros.. Esto es importante no solo para los vehículos eléctricos, sino también para otros motores eléctricos..

Un motor eléctrico se utiliza en una amplia gama de dispositivos, desde automóviles eléctricos., compresores frigoríficos, cepillos de dientes eléctricos y más. Según Toyota, sus nuevos imanes pueden producir los mismos beneficios sin desestabilizar la temperatura.

Los nuevos imanes se están investigando y probando a fondo. Toyota dice que tienen la intención de integrar los imanes dentro de unos años y colocarlos en motores EV dentro de la década..

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