Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Hitachi przedstawia silnik elektryczny niezawierający minerałów ziem rzadkich

exti 11 Kwi 2012 22:13 6482 30
  • Hitachi przedstawia silnik elektryczny niezawierający minerałów ziem rzadkichJapońska firma Hitachi zaprezentowała w środę silnik elektryczny niezawierający tzw. minerałów ziem rzadkich, z nadzieją na zredukowanie kosztów i ograniczenie zależności od importu rzadkich minerałów z Chin.

    Prototypowy silnik o mocy 11 kilowatów ma wejść do sprzedaży w 2014 roku. Prace nad nim były prowadzone przez Hitachi od 2008 roku. Wysokie ceny wspomnianych surowców skłoniły do szukania podobnych rozwiązań także inne japońskie firmy, m.in. Toyotę.

    Z racji rosnącej liczby pojazdów hybrydowych i elektrycznych wzrasta także zapotrzebowanie na silniki elektryczne. Magnesy stałe znajdujące się w nich zazwyczaj zawierają minerały ziem rzadkich, takie jak neodym i dysproz.

    Japonia poszukiwała sposobów ograniczenia wykorzystania minerałów ziem rzadkich i dywersyfikacji źródeł, aby zmniejszyć swoją zależność od Chin, które kontrolują ponad 90% światowych dostaw tych surowców. W 2010 roku Chiny czasowo wstrzymały eksport do Japonii podczas sporu terytorialnego pomiędzy obydwoma krajami.

    Źródło:
    http://phys.org/news/2012-04-hitachi-unveils-motor-rare-earths.html

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    exti
    Poziom 32  
    Offline 
    exti napisał 2390 postów o ocenie 102, pomógł 5 razy. Mieszka w mieście Gliwice. Jest z nami od 2008 roku.
  • #2
    markovip
    Poziom 34  
    exti napisał:
    W 2010 roku Chiny czasowo wstrzymały eksport do Japonii podczas sporu terytorialnego pomiędzy obydwoma krajami.

    I to tylko przedsmak tego co się będzie działo...
  • #3
    alkaprim1
    Poziom 11  
    markovip napisał:
    exti napisał:
    W 2010 roku Chiny czasowo wstrzymały eksport do Japonii podczas sporu terytorialnego pomiędzy obydwoma krajami.

    I to tylko przedsmak tego co się będzie działo...


    I bardzo dobrze.
    Potrzeba matka wynalazkow, jak wynajda tanie magnesy to tylko na zdrowie nam wyjdzie.
    Ziemie zadkie jak sama nazwa wskazuje raczej tanie nie beda.
  • #5
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  
    koczis_ws napisał:
    Żeby jeszcze coś zamiast ropy ...

    Rzepak i alkohol
  • #6
    revolt
    Poziom 34  
    "Hitachi przedstawia silnik elektryczny nie zawierający minerałów ziem rzadkich"
    Nie lepiej "Hitachi przedstawia silnik elektryczny nie zawierający metali ziem rzadkich"?
  • #7
    koczis_ws
    Poziom 26  
    ADI-mistrzu napisał:
    koczis_ws napisał:
    Żeby jeszcze coś zamiast ropy ...

    Rzepak i alkohol


    Tja ... alkohol chyba po to żeby zapomnieć :D
  • #8
    Galareta
    Poziom 21  
    Te że silniki właśnie z tego co tam pisze są zamiast ropy bo do samochodów przewidziane. No a poza tym gaz, alkohol, rzepak, kukurydza i inne materiały organiczne.
  • #9
    michal-michalik
    Poziom 23  
    Jak jeszcze wynajdą akumulatory bez pierwiastków rzadko występujących to już w ogóle będą niezależni...
  • #10
    RitterX
    Poziom 37  
    Silnik ten, jak podają wpisy w internecie, ma rdzeń wykonany z materiału amorficznego czyli "metal glass". Hitachi specjalizuje się w produkcji rdzeni ze "szkła metalicznego". Dla wyjaśnienia materiał ten otrzymuje się poprzez gwałtowne schłodzenie stopu ferromagnetycznego na tyle szybko by nie zdążył skrystalizować i pozostał w formie amorficznej czyli takiej jak szkło, które nie ma struktury krystalicznej. Materiał amorficzny ma bardzo drobne ziarna co skutkuje bardzo dobrymi własnościami jeśli chodzi o stratność. Dlatego rdzenie amorficzne mogą pracować z dużo wyższymi częstotliwościami przy niskich stratach jak zwykła blacha ze stali krzemowej o niskiej zawartości węgla stosowana w transformatorach sieciowych. Dodatkową zaletą stosowania rdzenia amorficznego jest wyższa wartość indukcji nasycenia.
    W tym przypadku, jak bym miał zgadywać, zbudowano silnik reluktancyjny oparty o materiał magnetycznie miękki bądź też Japończycy opracowali nowy materiał magnetyczny twardy oparty o stop amorficzny. Jak będzie więcej szczegółów to zapewne sprawa się wyjaśni.
    Ceny metali ziem rzadkich to pokłosie głupiej, krótkowzrocznej i bezmyślnej polityki "przenoszenia wszystkiego" do Chin, którą od dekady stosują zblazowane, znudzone życiem a obecnie coraz bardziej bezrobotne społeczeństwa zachodu. Chińczycy, żeby było ciekawiej "położyli łapę" także na złożach w pobliskiej im Mongolii i dopiero wtedy "przykręcili kurek". A teraz proponują "skoro chcecie być eko to produkujcie samochody elektryczne u nas i na naszych waunkach".

    p.s.
    W Australii w 2013r ma ruszyć kopalnia i rafineria metali ziem rzadkich.
  • #11
    komatssu
    Poziom 29  
    Silnik indukcyjny działa przecież bez magnesów stałych...
  • #12
    REVISOR
    Poziom 25  
    Indukcyjny tak ale stosunek masy do mocy jest mało atrakcyjny do mobilnych zastosowań, co innego zwykły silnik prądu stałego z elektromagnesami na stojanie jednak tez on ma minus w postaci energii jaką zużywają elektromagnesy do wytworzenia pola magnetycznego. Cały sukces jest w tym aby połączyć wysoką sprawność z małą masa i niską ceną.
  • #13
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    China aktualnie kontrolują handel ~90% ziem rzadkich, tylko dlatego że nikomu innemu się nie opłaca. Chiny kontrolują tylko 40% złóż światowych, więc jak przykręcą kurek to się nagle zacznie innym opłacać.

    Z drugiej strony natomiast nie uważam żeby te materiały były w przyszłości aż tak krytyczne jak wielu sądzi. Z wielu dziedzin są wypierane, z wielu zostaną wyparte w przyszłości (najbliższej)
  • #14
    marek1846
    Poziom 14  
    ghost666 napisał:
    China aktualnie kontrolują handel ~90% ziem rzadkich, tylko dlatego że nikomu innemu się nie opłaca. Chiny kontrolują tylko 40% złóż światowych, więc jak przykręcą kurek to się nagle zacznie innym opłacać.

    Z drugiej strony natomiast nie uważam żeby te materiały były w przyszłości aż tak krytyczne jak wielu sądzi. Z wielu dziedzin są wypierane, z wielu zostaną wyparte w przyszłości (najbliższej)

    To strategia znana od dawna, wykorzystać zasoby innych a swoje chronić.
    Co do użycia tych materiałów w przyszłości to trudno zgadnąć co będzie produkowane i co będzie do tej produkcji potrzebne.
  • #15
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    marek1846 napisał:
    ghost666 napisał:
    China aktualnie kontrolują handel ~90% ziem rzadkich, tylko dlatego że nikomu innemu się nie opłaca. Chiny kontrolują tylko 40% złóż światowych, więc jak przykręcą kurek to się nagle zacznie innym opłacać.

    Z drugiej strony natomiast nie uważam żeby te materiały były w przyszłości aż tak krytyczne jak wielu sądzi. Z wielu dziedzin są wypierane, z wielu zostaną wyparte w przyszłości (najbliższej)

    To strategia znana od dawna, wykorzystać zasoby innych a swoje chronić.
    Co do użycia tych materiałów w przyszłości to trudno zgadnąć co będzie produkowane i co będzie do tej produkcji potrzebne.


    Czemu trodno? Jak najbardziej można robić przewidywania obserwując dzisiejsze trendy w badaniach naukowych.
  • #16
    marek1846
    Poziom 14  
    ghost666 napisał:
    Czemu trodno? Jak najbardziej można robić przewidywania obserwując dzisiejsze trendy w badaniach naukowych.

    Z innej dziedziny ale znanej. Dokładnie pamiętam jak rozwijano badania nad jakością taśm magnetofonowych, jakie wiązano z tym nadzieje, aż pojawiła się płyta CD nad której doskonaleniem pracowano itd aż pojawiły się karty pamięci. Między pierwszym przykładem a ostatnim minęło około 25 lat.
    Z drugiej strony technologię ciekłych kryształów oparto na odkryciach sprzed stu lat.
    Dlatego uważam, że trudno przewidzieć przyszłość. Na szczęście.
  • #17
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    marek1846 napisał:
    ghost666 napisał:
    Czemu trodno? Jak najbardziej można robić przewidywania obserwując dzisiejsze trendy w badaniach naukowych.

    Z innej dziedziny ale znanej. Dokładnie pamiętam jak rozwijano badania nad jakością taśm magnetofonowych, jakie wiązano z tym nadzieje, aż pojawiła się płyta CD nad której doskonaleniem pracowano itd aż pojawiły się karty pamięci. Między pierwszym przykładem a ostatnim minęło około 25 lat.
    Z drugiej strony technologię ciekłych kryształów oparto na odkryciach sprzed stu lat.
    Dlatego uważam, że trudno przewidzieć przyszłość. Na szczęście.


    I oczywiście nikt z pracujących nad taśmami magnetycznymi nie wiedział o rozwijaniu płyty CD? Śledząc trendy w badaniach podstawowych od razu widać co będzie "seksi" za 20 lat, gdy część z tych technologii zostanie zaaplikowana w przemyśle.

    Ziemie rzadkie powoli odchodzą do lamusa, pracuje się - z dużym sukcesem - nad organicznymi luminoforami do świetlówek, nad organiczną elektroniką itp. Póki co tylko ziemie rzadkie znajdują swoje - niezastąpione póki co - miejsce w produkcji scyntylatorów, ale odpowiedzmy sobie szczerze - produkcja PETów to jak wielki rynek? w porównaniu z przemysłem oświetleniowym.
  • #18
    RitterX
    Poziom 37  
    Dodał bym jeszcze lasery oparte o ciało stałe zbudowane na kryształach zawierających Nb,Er,Ho (YAG). A tego produkuje się i używa całkiem sporo. Fakt, że gro ceny to produkcja kryształu a nie składniki do niej użyte nie mniej trzeba mieć z czego robić.
    W silnikach elektrycznych od ońca lat '80 zeszłego wieku zaszła rewolucja w obszarze sterowania nie mniej konstrukcje silników jako takich już tak mocno nie ewoluowały. Zastosowanie stopów amorficznych to nie tyle badania podstawowe co implementacja już istniejącej pewien czas technologi, którą rozwinięto w oparciu o... badania podstawowe z dziedziny metalurgii i inżynierii materiałowej. Jako inżynier sam nie wiem :wink: czy te badania podstawowe są potrzebne? "No bo trzeba na nie tyle środków a nie wiadomo czy to się zwróci?! Lepiej zbudujmy sobie np. stadion!" jak mawiają w Polsce. No i kasują program po programie - debile!
    Niedługo upłynie 200 lat od uruchomienia pierwszego silnika elektrycznego.
  • #19
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    RitterX napisał:
    Dodał bym jeszcze lasery oparte o ciało stałe zbudowane na kryształach zawierających Nb,Er,Ho (YAG). A tego produkuje się i używa całkiem sporo. Fakt, że gro ceny to produkcja kryształu a nie składniki do niej użyte nie mniej trzeba mieć z czego robić.
    W silnikach elektrycznych od ońca lat '80 zeszłego wieku zaszła rewolucja w obszarze sterowania nie mniej konstrukcje silników jako takich już tak mocno nie ewoluowały. Zastosowanie stopów amorficznych to nie tyle badania podstawowe co implementacja już istniejącej pewien czas technologi, którą rozwinięto w oparciu o... badania podstawowe z dziedziny metalurgii i inżynierii materiałowej.
    Niedługo upłynie 200 lat od uruchomienia pierwszego silnika elektrycznego.


    Lasery na ziemiach rzadkich - fakt - ale w ilu dziedzinach są one używane i niezastąpione? Lasery półprzewodnikowe przejmują po kolei każdy segment rynku, nawet w aplikacjach dotychczas dla nich w ogóle niedostępnych jak wysokie moce zarezerwowane dla laserów Nd:YAG czy CO2.
  • #20
    RitterX
    Poziom 37  
    Nie zastąpione są w zastosowaniach np. militarnych, medycynie czy pracach nad syntezą jądrową. Lasery półprzewodnikowe, choć w ostatniej dekadzie poczyniły mocowo ogromny postęp nie mniej mają kilka istotnych ograniczeń choćby z powodu możliwej do emitowania długości fali, a to ma decydujące znaczenie, o określonej mocy nie wspominając. YAGi będą jeszcze długo używane chyba, że przytrafi nam się kolejna rewolucja w oparciu o badania podstawowe.
  • #21
    marek1846
    Poziom 14  
    RitterX napisał:
    chyba, że przytrafi nam się kolejna rewolucja

    i masz odopwiedż na wszystkie pytania.
  • #22
    RitterX
    Poziom 37  
    Gdyby rewolucje przytrafiały nam się często to nie byłyby rewolucjami. Zmiany nie koniecznie rewolucyjne też bywają ważne choćby jak w przypadku ego silnika połączenie dwóch technologii stosowanych od lat daje nową wartość.
    Z laserami jest ten problem, że "ciało" pobudzane do świecenia nie może być "pierwsze lepsze" bo od rodzaju materiału zależy to jakiej długości falę będą generowały przeskakujące po orbitach lektrony i jak wiele energii trzeba będzie im dostarczyć by chciały to robić w zaplanowany przez nas sopsób.
  • #23
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    RitterX napisał:
    Nie zastąpione są w zastosowaniach np. militarnych, medycynie czy pracach nad syntezą jądrową. Lasery półprzewodnikowe, choć w ostatniej dekadzie poczyniły mocowo ogromny postęp nie mniej mają kilka istotnych ograniczeń choćby z powodu możliwej do emitowania długości fali, a to ma decydujące znaczenie, o określonej mocy nie wspominając. YAGi będą jeszcze długo używane chyba, że przytrafi nam się kolejna rewolucja w oparciu o badania podstawowe.


    Co nadal nie świadczy o niczym. Podaj mi parametry pod którymi lasery na ziemiach rzadkich są lepsze od półprzewodnikowych.
  • #24
    RitterX
    Poziom 37  
    Pierwszy parametr to stosunek W/$ czyli ile kosztuje 1W w danym rozwiązaniu. Drugi powód to długości emitowanej fali. A tu robi się naprawdę ekwilibrystykę by uzyskać potrzebne długości łącznie z wzbudzaniem światłem z lasera kryształu, który potrafi przetworzyć w swojej sieci krystalicznej wzbudzającą falę elektoromagnetyczną o określonej długości na falę o innej długości. Trzeci to konstrukcja lasera półprzewodnikowego dużej mocy. To w sumie cała matryca laserów połączona "nieszklaną" optyką, która też swoje kosztuje. Czwarty powiązany jest z trzecim powodem. Matrycy nie można "mnożyć w nieskończoność" nie tylko z powodów dodatkowej optyki ale i przede wszystkim zagadnień cieplnych. Dioda laserowa aby emitowała falę elektromagnetyczną o określonej długości z odpowiednią wydajnością potrzebuje bardzo stabilnych i określonych warunków termicznych. Oczywiście piszę cały czas o emiterze czyli diodzie półprzewodnikowej, która generuje promieniowanie o określonej długości a nie o diodach układu "pompującego" emiter.
    No i na koniec zostaje górna granica mocy pojedynczej półprzewodnikowej diody laserowej.
    Włśnie dlatego w znakowarkach cżęsto spotykamy lasery YAG czy CO2 a nie półprzewodnikowe.
  • #25
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Z kosztem jednostkowym wata się istotnie zgodzę, chociaż nie w pełni jest to liniowe (dla najmniejszych mocy lasery diodowe są znacznie tańsze), ale z resztą nie do końca. Obejrzyj sobie chociażby stronę wiki - http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_diode - na temat laserów półprzewodnikowych. Jak widzisz po pierwsze - da się uzyskać szerokie spektrum długości fali emitowanej, a po drugie da się uzyskać znaczne gęstości mocy niekoniecznie używając macierzy diód. Z resztą na laserach Nd:YAG nie uzyskasz też takich wielkich mocy (CW) jak w laserze CO2, który już nie jest taki drogi... bo dwutlenku węgla u nas dostatek.
  • #26
    RitterX
    Poziom 37  
    Z laserami różnych mocy obecnie miewam do czynienia raczej sporadycznie. Parę lat temu sporo zajmowałem się laserami od strony ich konstrukcji jako urządzeń. Dlatego zwróciłem uwagę na problem chłodzenia diod bądź co bądź półprzewodnikowych. Problemy z zasilaniem też nie sa takie proste do rozwiązania w tym typie lasera. Sterowanie musi być precyzyjne inaczej żegnajcie setki a czasami tysiące Euro za moduł diody laserowej.
    W spisie wikipedii długości fali (nikt nie jest doskonały ;-) ) nie ma np. Ho:YAG czyli lasera Holmowego o długości fali 2080nm a to tylko pobieżne spostrzeżenie.
    W laserze CO2 jeszcze trzeba mieć soczewkę skupiającą a ta nie jest z taniego szkła. Poza tym żywotność lasera CO2 nie jest oszałamiająca.
    Gęstość mocy to jedno a wyprowadzenie jej na powierzchnię półprzewodnika tak by go nie stopić to drugie. Co z tego, że można uzyskać większą gęstość mocy skoro powierzchnia promieniowania jest niewielka.
  • #27
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    RitterX napisał:
    Z laserami różnych mocy obecnie miewam do czynienia raczej sporadycznie. Parę lat temu sporo zajmowałem się laserami od strony ich konstrukcji jako urządzeń. Dlatego zwróciłem uwagę na problem chłodzenia diod bądź co bądź półprzewodnikowych. Problemy z zasilaniem też nie sa takie proste do rozwiązania w tym typie lasera. Sterowanie musi być precyzyjne inaczej żegnajcie setki a czasami tysiące Euro za moduł diody laserowej.
    W spisie wikipedii długości fali (nikt nie jest doskonały ;-) ) nie ma np. Ho:YAG czyli lasera Holmowego o długości fali 2080nm a to tylko pobieżne spostrzeżenie.
    W laserze CO2 jeszcze trzeba mieć soczewkę skupiającą a ta nie jest z taniego szkła. Poza tym żywotność lasera CO2 nie jest oszałamiająca.
    Gęstość mocy to jedno a wyprowadzenie jej na powierzchnię półprzewodnika tak by go nie stopić to drugie. Co z tego, że można uzyskać większą gęstość mocy skoro powierzchnia promieniowania jest niewielka.


    Ja z laserami pracuje na co dzień z racji pracy (zobacz podpis) - raczej małej mocy - 30..300mW, ale posiadającymi inną specyfikę. Praktycznie wszystkie z nich to lasery połprzewodnikowe.

    A co do sterowania diody - i tak uważam że jest o wiele prostsze niż pompowanie kryształu za pomocą lampy błyskowej. Podobnie ma się kwestia z chłodzeniem. Co do lasera 2080nm, to nie widzę powodu żeby nie dało się go wykonać skoro okoliczne lasery się da i to z tego samego trójskładnikowego materiału. Przerwę energetyczną można w miarę płynnie przesuwać, a sam laser dodatkowo stroić termicznie.
  • #28
    RitterX
    Poziom 37  
    W zakresie do 5W a może 10W lasery półprzewodnikowe nie mają konkurencji i to jest fakt ale w zakresie 100W już tak i to silną. Nie zrozum mnie źle, ale lasery jakoś nigdy nie były przedmiotem moich zainteresowań. Po prostu zajmowałem się nimi a czasami nadal zajmuję z potrzeby. Jestem po prostu w kwestii laserów "spaczony" ;-) na ten sposób.
    Strojenie termiczne lasera półprzewodnikowego jak i kryształu zmieniającego długość fali jest możliwe ale tylo w pewnym zakresie i odbywa się to zwykle kosztem sprawności. Dioda ma optimum parametrów pracy a poza nim będzie szybciej się starzała. Chłodzenie a nawet stabilizacja temperatury poniżej 0.1C jest możliwa za pomocą tanich termoogniw ale dla laserów małch mocy. W laserach większych mocy rośnie stała czasowa termiczna układu co w nieunikniony sposób prowadzi do komplikacji układu chłodzenia.
  • #29
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    RitterX, jasne, ale albo robisz laser o dużej mocy albo o dokładnie (do)strojonej emisji. Nie znam zastosowania gdzie konieczny jest mocny laser o mocach rzędu ~10W i konieczności dokładnego dostrojenia wiązki.

    Drugą sprawą, jeśli chodzi o strojenie, jest fakt że w laserach półprzewodnikowych z półprzewodników stopowych masz płynną możliwość strojenia przerwy energetycznej w stopie, a przy laserach na ciele stałym, gdzie akcja laserowa bazuje na jednym przejściu to możliwości strojenia nie masz w ogóle.
  • #30
    RitterX
    Poziom 37  
    10W to raczej jeszcze laser małej mocy. Chłodzenie kryształu ma zasadnicze znaczenie dla jego pracy. W czasie gdy przechodzi przezeń wiązka lasera światło go rozgrzewa co jest zjawiskiem nieuniknionym a zmiana długości fali zachodzi w krysztale w określonych warunkach termicznych jak również sprawność przetwarzania jest zależna od nich. Jesli laser pracuje w sposób modulowany to jest różne zapotrzebowanie na odbiór ciepła z kryształu. Sam laser półprzewodnikowy także wymaga odpowiednich warunków pracy.