Datorită problemelor de aprovizionare și a problemelor de mediu, departamentul de tracțiune Tesla lucrează din greu pentru a elimina magneții rari de pe motoare și caută soluții alternative.
Tesla nu a inventat încă un material magnet complet nou, așa că poate face față cu tehnologia existentă, cel mai probabil folosind feritul ieftin și ușor de fabricat.
Prin poziționarea cu atenție a magneților de ferită și reglarea altor aspecte ale proiectării motorului, mulți indicatori de performanță aiPământ rarMotoarele de conducere pot fi replicate. În acest caz, greutatea motorului crește doar cu aproximativ 30%, ceea ce poate fi o diferență mică în comparație cu greutatea totală a mașinii.
4. Materialele de magnet noi trebuie să aibă următoarele trei caracteristici de bază: 1) trebuie să aibă magnetism; 2) continuă să mențină magnetismul în prezența altor câmpuri magnetice; 3) poate rezista la temperaturi ridicate.
Potrivit Tencent Technology News, producătorul de vehicule electrice Tesla a declarat că elementele de pământ rare nu vor mai fi utilizate în motoarele sale auto, ceea ce înseamnă că inginerii Tesla vor trebui să -și dezlănțuie pe deplin creativitatea în găsirea de soluții alternative.
Luna trecută, Elon Musk a lansat „a treia parte a Master Plan” la evenimentul Tesla Investor Day. Printre ele, există un mic detaliu care a provocat o senzație în domeniul fizicii. Colin Campbell, un executiv superior în departamentul de tracțiune al Tesla, a anunțat că echipa sa elimină magneții rari de pe motoare din cauza problemelor lanțului de aprovizionare și impactului negativ semnificativ al producerii de magneți rari.
Pentru a atinge acest obiectiv, Campbell a prezentat două diapozitive care implică trei materiale misterioase etichetate în mod inteligent ca Rare Earth 1, Rare Earth 2 și Rare Earth 3. Prima diapozitivă reprezintă situația actuală a lui Tesla, unde cantitatea de pământ rare folosite de companie în fiecare vehicul variază de la jumătate de kilogram la 10 grame. La a doua diapozitivă, utilizarea tuturor elementelor rare de pământ a fost redusă la zero.
Pentru magnetologii care studiază puterea magică generată de mișcarea electronică în anumite materiale, identitatea pământului rar 1 este ușor de recunoscut, care este neodim. Când este adăugat la elemente comune, cum ar fi fier și bor, acest metal poate ajuta la crearea unui câmp puternic, mereu pe câmp magnetic. Însă puține materiale au această calitate și chiar mai puține elemente rare de pământ generează câmpuri magnetice care pot muta mașinile Tesla care cântăresc peste 2000 de kilograme, precum și multe alte lucruri, de la roboți industriali la jeturi de luptă. Dacă Tesla intenționează să îndepărteze neodimul și alte elemente rare de pământ din motor, ce magnet va folosi în schimb?
Pentru fizicieni, un lucru este sigur: Tesla nu a inventat un tip complet nou de material magnetic. Andy Blackburn, vicepreședinte executiv al Strategiei la Niron Magnets, a declarat: „În peste 100 de ani, este posibil să avem doar câteva oportunități de a achiziționa noi magneți de afaceri.” Niron Magnets este unul dintre puținele startup -uri care încearcă să profite de următoarea oportunitate.
Blackburn și alții cred că este mai probabil ca Tesla să fi decis să se descurce cu un magnet mult mai puțin puternic. Printre multe posibilități, cel mai evident candidat este feritul: o ceramică compusă din fier și oxigen, amestecată cu o cantitate mică de metal, cum ar fi stronțiu. Este atât ieftin, cât și ușor de fabricat, iar din anii '50, ușile frigidere din întreaga lume au fost fabricate în acest fel.
Dar în ceea ce privește volumul, magnetismul feritei este doar o zecime decât a magneților de neodim, ceea ce ridică noi întrebări. CEO -ul Tesla, Elon Musk, a fost întotdeauna cunoscut pentru că a fost fără compromisuri, dar dacă Tesla va trece la ferită, se pare că trebuie făcute unele concesii.
Este ușor de crezut că bateriile sunt puterea vehiculelor electrice, dar, în realitate, este conducerea electromagnetică care conduce vehiculele electrice. Nu este o coincidență că atât compania Tesla, cât și unitatea magnetică „Tesla” sunt numite după aceeași persoană. Când electronii curg prin bobinele într -un motor, acestea generează un câmp electromagnetic care conduce forța magnetică opusă, determinând rotirea arborelui motorului cu roțile.
Pentru roțile din spate ale mașinilor Tesla, aceste forțe sunt furnizate de motoarele cu magneți permanenți, un material ciudat cu un câmp magnetic stabil și fără intrare curentă, datorită rotirii inteligente a electronilor din jurul atomilor. Tesla a început să adauge acești magneți la mașini în urmă cu aproximativ cinci ani, pentru a extinde raza de acțiune și a crește cuplul fără a moderniza bateria. Înainte de aceasta, compania a folosit motoare de inducție fabricate în jurul electromagnetelor, care generează magnetism consumând electricitate. Aceste modele echipate cu motoare frontale încă folosesc acest mod.
Mișcarea lui Tesla pentru a abandona pământuri și magneți rari pare un pic ciudată. Companiile auto sunt adesea obsedate de eficiență, în special în cazul vehiculelor electrice, unde încă încearcă să -i convingă pe șoferi să -și depășească frica de rază de acțiune. Dar, pe măsură ce producătorii de mașini încep să extindă scala de producție a vehiculelor electrice, multe proiecte care au fost considerate anterior prea ineficiente sunt refacere.
Acest lucru a determinat producătorii de mașini, inclusiv Tesla, să producă mai multe mașini folosind baterii cu fosfat de fier de litiu (LFP). În comparație cu bateriile care conțin elemente precum cobalt și nichel, aceste modele au adesea o gamă mai scurtă. Aceasta este o tehnologie mai veche, cu o greutate mai mare și o capacitate de stocare mai mică. În prezent, modelul 3 alimentat cu o putere de viteză mică are o autonomie de 272 mile (aproximativ 438 de kilometri), în timp ce modelul de la distanță echipat cu baterii mai avansate poate ajunge la 400 de mile (640 kilometri). Cu toate acestea, utilizarea bateriei de fosfat de fier de litiu poate fi o alegere de afaceri mai sensibilă, deoarece evită utilizarea unor materiale mai scumpe și chiar riscante din punct de vedere politic.
Cu toate acestea, este puțin probabil ca Tesla să înlocuiască pur și simplu magneții cu ceva mai rău, cum ar fi feritul, fără a face alte modificări. Fizicianul Universității din Uppsala, Alaina Vishna, a spus: „Veți transporta un magnet imens în mașina dvs. Din fericire, motoarele electrice sunt mașini destul de complexe, cu multe alte componente care pot fi rearanjate teoretic pentru a reduce impactul utilizării magneților mai slabi.
În modelele de calculator, compania de materiale Proterial a stabilit recent că mulți indicatori de performanță ale motoarelor rare de acționare a pământului pot fi replicate prin poziționarea cu atenție a magneților de ferite și reglând alte aspecte ale proiectării motorului. În acest caz, greutatea motorului crește doar cu aproximativ 30%, ceea ce poate fi o diferență mică în comparație cu greutatea totală a mașinii.
În ciuda acestor dureri de cap, companiile auto au încă multe motive pentru a abandona elementele rare ale Pământului, cu condiția să facă acest lucru. Valoarea întregii piețe de pământ rare este similară cu cea a pieței ouălor din Statele Unite, iar teoretic, elementele de pământ rare pot fi extrase, prelucrate și transformate în magneți din întreaga lume, dar, în realitate, aceste procese prezintă multe provocări.
Analistul mineral și bloggerul popular de observație a pământului rar Thomas Krumer a declarat: „Aceasta este o industrie de 10 miliarde de dolari, dar valoarea produselor create în fiecare an variază de la 2 trilioane de dolari la 3 trilioane de dolari, ceea ce este o pârghie imensă. Același lucru este valabil și pentru mașini. Chiar dacă conțin doar câteva kilograme din această substanță, eliminarea lor înseamnă că mașinile nu mai pot rula decât dacă sunteți dispus să reproiectați întregul motor
Statele Unite și Europa încearcă să diversifice acest lanț de aprovizionare. Minele de pământ rare din California, care au fost închise la începutul secolului XXI, s -au redeschis recent și, în prezent, furnizează 15% din resursele rare ale pământului. În Statele Unite, agențiile guvernamentale (în special Departamentul Apărării) trebuie să ofere magneți puternici pentru echipamente precum avioane și sateliți, și sunt entuziasmați să investească în lanțurile de aprovizionare pe plan intern și în regiuni precum Japonia și Europa. Dar, luând în considerare costurile, tehnologia necesară și problemele de mediu, acesta este un proces lent care poate dura câțiva ani sau chiar zeci de ani.
Timpul post: 11-2023 mai