På grunn av forsyningskjeden og miljøproblemer jobber Teslas drivlinjeavdeling hardt for å fjerne sjeldne jordartsmagneter fra motorer og leter etter alternative løsninger.
Tesla har ennå ikke oppfunnet et helt nytt magnetmateriale, så det kan nøye seg med eksisterende teknologi, mest sannsynlig ved hjelp av billig og lettprodusert ferritt.
Ved å nøye posisjonere ferrittmagneter og justere andre aspekter av motordesign, mange ytelsesindikatorer påsjelden jorddrivmotorer kan replikeres.I dette tilfellet øker motorens vekt bare med ca. 30 %, noe som kan være en liten forskjell i forhold til bilens totalvekt.
4. Nye magnetmaterialer må ha følgende tre grunnleggende egenskaper: 1) de må ha magnetisme;2) Fortsett å opprettholde magnetisme i nærvær av andre magnetiske felt;3) Tåler høye temperaturer.
Ifølge Tencent Technology News har elbilprodusenten Tesla uttalt at sjeldne jordartselementer ikke lenger vil bli brukt i bilmotorene deres, noe som betyr at Teslas ingeniører må slippe kreativiteten løs for å finne alternative løsninger.
Sist måned ga Elon Musk ut "den tredje delen av masterplanen" på Tesla Investor Day-arrangement.Blant dem er det en liten detalj som har skapt en sensasjon innen fysikkfeltet.Colin Campbell, en toppleder i Teslas drivlinjeavdeling, kunngjorde at teamet hans fjerner sjeldne jordartsmagneter fra motorer på grunn av forsyningskjedeproblemer og den betydelige negative effekten av å produsere sjeldne jordartsmagneter.
For å oppnå dette målet presenterte Campbell to lysbilder som involverer tre mystiske materialer som er smart merket som sjeldne jordarter 1, sjeldne jordarter 2 og sjeldne jordarter 3. Det første lysbildet representerer Teslas nåværende situasjon, hvor mengden sjeldne jordarter brukt av selskapet i hvert kjøretøy varierer fra et halvt kilo til 10 gram.På det andre lysbildet er bruken av alle sjeldne jordartselementer redusert til null.
For magnetologer som studerer den magiske kraften som genereres av elektronisk bevegelse i visse materialer, er identiteten til sjeldne jordarter 1 lett gjenkjennelig, som er neodym.Når det legges til vanlige elementer som jern og bor, kan dette metallet bidra til å skape et sterkt, alltid på magnetisk felt.Men få materialer har denne kvaliteten, og enda færre sjeldne jordartselementer genererer magnetiske felt som kan flytte Tesla-biler som veier over 2000 kilo, samt mange andre ting fra industriroboter til jagerfly.Hvis Tesla planlegger å fjerne neodym og andre sjeldne jordelementer fra motoren, hvilken magnet vil den bruke i stedet?
For fysikere er én ting sikkert: Tesla oppfant ikke en helt ny type magnetisk materiale.Andy Blackburn, konserndirektør for strategi i NIron Magnets, sa: "Om over 100 år har vi kanskje bare noen få muligheter til å skaffe nye forretningsmagneter."NIron Magnets er en av få startups som prøver å gripe den neste muligheten.
Blackburn og andre mener det er mer sannsynlig at Tesla har bestemt seg for å nøye seg med en mye mindre kraftig magnet.Blant mange muligheter er den mest åpenbare kandidaten ferritt: en keramikk som består av jern og oksygen, blandet med en liten mengde metall som strontium.Det er både billig og enkelt å produsere, og siden 1950-tallet har kjøleskapsdører rundt om i verden blitt produsert på denne måten.
Men i volum er magnetismen til ferritt bare en tidel av neodymmagnetene, noe som reiser nye spørsmål.Tesla-sjef Elon Musk har alltid vært kjent for å være kompromissløs, men hvis Tesla skal gå over til ferritt, ser det ut til at noen innrømmelser må gjøres.
Det er lett å tro at batterier er kraften til elektriske kjøretøy, men i virkeligheten er det elektromagnetisk kjøring som driver elektriske kjøretøy.Det er ingen tilfeldighet at både Tesla Company og den magnetiske enheten "Tesla" er oppkalt etter samme person.Når elektroner strømmer gjennom spolene i en motor, genererer de et elektromagnetisk felt som driver den motsatte magnetiske kraften, og får motorens aksel til å rotere med hjulene.
For bakhjulene til Tesla-biler leveres disse kreftene av motorer med permanente magneter, et merkelig materiale med et stabilt magnetfelt og ingen strøminngang, takket være det smarte spinnet av elektroner rundt atomer.Tesla begynte først å legge til disse magnetene til biler for omtrent fem år siden, for å utvide rekkevidden og øke dreiemomentet uten å oppgradere batteriet.Før dette brukte selskapet induksjonsmotorer produsert rundt elektromagneter, som genererer magnetisme ved å forbruke elektrisitet.De modellene utstyrt med frontmotorer bruker fortsatt denne modusen.
Teslas trekk for å forlate sjeldne jordarter og magneter virker litt merkelig.Bilselskaper er ofte besatt av effektivitet, spesielt når det gjelder elektriske kjøretøy, hvor de fortsatt prøver å overtale sjåfører til å overvinne frykten for rekkevidde.Men etter hvert som bilprodusentene begynner å utvide produksjonsskalaen til elektriske kjøretøy, dukker mange prosjekter som tidligere ble ansett som for ineffektive opp igjen.
Dette har fått bilprodusentene, inkludert Tesla, til å produsere flere biler som bruker litiumjernfosfat (LFP)-batterier.Sammenlignet med batterier som inneholder elementer som kobolt og nikkel, har disse modellene ofte kortere rekkevidde.Dette er en eldre teknologi med større vekt og lavere lagringskapasitet.For øyeblikket har Model 3 drevet av lavhastighets kraft en rekkevidde på 272 miles (omtrent 438 kilometer), mens den eksterne Model S utstyrt med mer avanserte batterier kan nå 400 miles (640 kilometer).Imidlertid kan bruk av litiumjernfosfatbatteri være et mer fornuftig forretningsvalg, fordi det unngår bruk av dyrere og til og med politisk risikable materialer.
Imidlertid vil Tesla neppe bare erstatte magneter med noe verre, for eksempel ferritt, uten å gjøre noen andre endringer.Fysiker Alaina Vishna ved Universitetet i Uppsala sa: "Du vil bære en enorm magnet i bilen din.Heldigvis er elektriske motorer ganske komplekse maskiner med mange andre komponenter som teoretisk kan omorganiseres for å redusere virkningen av å bruke svakere magneter.
I datamodeller har materialselskapet Proterial nylig bestemt at mange ytelsesindikatorer for sjeldne jordartsmotorer kan replikeres ved å nøye posisjonere ferrittmagneter og justere andre aspekter ved motordesign.I dette tilfellet øker motorens vekt bare med ca. 30 %, noe som kan være en liten forskjell i forhold til bilens totalvekt.
Til tross for disse hodepinene har bilselskaper fortsatt mange grunner til å forlate sjeldne jordartselementer, forutsatt at de kan gjøre det.Verdien av hele markedet for sjeldne jordarter ligner på eggmarkedet i USA, og teoretisk sett kan sjeldne jordartselementer utvinnes, bearbeides og konverteres til magneter over hele verden, men i virkeligheten byr disse prosessene på mange utfordringer.
Mineralanalytiker og populær observasjonsblogger for sjeldne jordarter, Thomas Krumer, sa: "Dette er en industri på 10 milliarder dollar, men verdien av produktene som lages hvert år varierer fra 2 billioner dollar til 3 billioner dollar, som er en enorm spak.Det samme gjelder for biler.Selv om de bare inneholder noen få kilo av dette stoffet, betyr å fjerne dem at biler ikke lenger kan kjøre med mindre du er villig til å redesigne hele motoren
USA og Europa prøver å diversifisere denne forsyningskjeden.De sjeldne jordgruvene i California, som ble stengt tidlig på det 21. århundre, har nylig gjenåpnet og leverer for tiden 15 % av verdens sjeldne jordartsressurser.I USA må offentlige etater (spesielt forsvarsdepartementet) sørge for kraftige magneter for utstyr som fly og satellitter, og de er entusiastiske for å investere i forsyningskjeder innenlands og i regioner som Japan og Europa.Men med tanke på kostnader, nødvendig teknologi og miljøproblemer, er dette en langsom prosess som kan vare i flere år eller tiår.
Innleggstid: 11. mai-2023