Tarneahela ja keskkonnaprobleemide tõttu teeb Tesla jõuülekande osakond kõvasti tööd haruldaste muldmetallide magnetide eemaldamiseks mootoritelt ja otsib alternatiivseid lahendusi.
Tesla pole veel täiesti uut magnetimaterjali leiutanud, nii et see võib olemasoleva tehnoloogiaga hakkama, kasutades tõenäoliselt odavat ja hõlpsasti toodetud ferriidi.
Positsioneerides hoolikalt ferriidimagnete ja reguleerides muid mootori kujunduse aspekte, palju jõudlusnäitajaidharuldane muldkehaAjamimootoreid saab korrata. Sel juhul suureneb mootori kaal ainult umbes 30%, mis võib olla väike erinevus võrreldes auto kogumassiga.
4. Uutel magnetimaterjalidel peab olema järgmine kolm põhiomadust: 1) neil peab olema magnetism; 2) säilitada magnetismi teiste magnetväljade juuresolekul; 3) saab taluda kõrgeid temperatuure.
Tencent Technology News andmetel on elektrisõidukite tootja Tesla öelnud, et selle automootorites enam haruldaste muldmetallide elemente ei kasutata, mis tähendab, et Tesla insenerid peavad alternatiivsete lahenduste leidmisel täielikult oma loovuse lahti laskma.
Eelmisel kuul andis Elon Musk Tesla investori päeva üritusel välja “Master Plaan“ kolmanda osa. Nende hulgas on väike detail, mis on põhjustanud sensatsiooni füüsika valdkonnas. Tesla jõuülekande osakonna tippjuht Colin Campbell teatas, et tema meeskond eemaldab tarneahela probleemide tõttu haruldaste muldmetallide magnetid ja haruldaste muldmetallide tekitamise olulise negatiivse mõju.
Selle eesmärgi saavutamiseks esitas Campbell kaks slaidi, mis hõlmasid kolme salapärast materjali, mis on nutikalt märgistatud kui haruldane 1, haruldane muremaa 2 ja haruldane Earth 3. Esimene slaid tähistab Tesla praegust olukorda, kus haruldaste muldmetallide kogus, mida ettevõte kasutab igas sõidukis, ulatub poole kilogrammiga 10 grammi. Teisel slaidil on kõigi haruldaste muldmetallide elementide kasutamine vähendatud nullini.
Magnetoloogide jaoks, kes uurivad teatud materjalides elektroonilise liikumise teel tekitatud maagilist jõudu, on haruldaste muldmetallide identiteet kergesti äratuntav, mis on neodüüm. Kui lisada tavalistele elementidele nagu raud ja boor, võib see metall aidata luua tugevat, alati magnetväljal. Kuid vähestel materjalidel on see kvaliteet ja veelgi vähem haruldaste muldmetallide elemente tekitavad magnetvälju, mis võivad liigutada Tesla autosid, mis kaaluvad üle 2000 kilogrammi, samuti paljudest muudest asjadest alates tööstusrobotitest kuni hävituslennukiteni. Kui Tesla kavatseb mootorilt neodüümi ja muud haruldaste muldmetallide elemendid eemaldada, siis millist magneti selle asemel kasutab?
Füüsikute jaoks on üks asi kindel: Tesla ei leiutanud täiesti uut tüüpi magnetmaterjali. Niron Magnetsi strateegia asepresident Andy Blackburn ütles: "Üle 100 aasta jooksul võib meil olla vaid mõned võimalused uute ärimagnetide omandamiseks." Niron Magnets on üks väheseid idufirmasid, kes üritavad järgmist võimalust kasutada.
Blackburn ja teised usuvad, et on tõenäolisem, et Tesla on otsustanud teha palju vähem võimsa magnetiga. Paljude võimaluste hulgas on kõige ilmsem kandidaat ferriit: rauast ja hapnikust koosnev keraamika, mis on segatud väikese koguse metalliga, näiteks strontsiumiga. See on nii odav kui ka hõlpsasti valmistatav ning alates 1950ndatest on sel viisil toodetud külmkapi uksed kogu maailmas.
Kuid mahu osas on ferriidi magnetism vaid üks kümnendik neodüümi magnetide oma, mis tõstatab uusi küsimusi. Tesla tegevjuht Elon Musk on alati tuntud kompromissituna, kuid kui Tesla kavatseb üle minna ferriidile, näib, et tuleb teha mõned järeleandmised.
Lihtne on uskuda, et akud on elektrisõidukite võimsus, kuid tegelikult juhib elektrisõidukeid. Pole juhus, et nii Tesla ettevõte kui ka magnetüksus “Tesla” on nimetatud sama inimese järgi. Kui elektronid voolavad mootoris läbi mähiste, genereerivad need elektromagnetilise välja, mis juhib vastupidist magnetjõudu, põhjustades mootori võlli ratastega pöörlemist.
Tesla autode tagumiste rataste jaoks varustavad neid jõude püsimagnetitega mootoreid, kummaline materjal, millel on stabiilne magnetvälja ja ilma voolu sisend puudub, tänu aatomite ümber olevale elektronide nutikale keerutamisele. Tesla hakkas neid magnete lisama ainult autodele umbes viis aastat tagasi, et laiendada vahemikku ja suurendada pöördemomenti akut uuendamata. Enne seda kasutas ettevõte elektromagnetide ümber toodetud induktsioonmootoreid, mis tekitavad elektrit tarbides magnetismi. Need esimootoritega varustatud mudelid kasutavad seda režiimi endiselt.
Tesla samm Haruldaste muldmetallide ja magnetite hülgamiseks tundub pisut kummaline. Autoettevõtted on sageli efektiivsusest kinnisideeks, eriti elektrisõidukite puhul, kus nad üritavad endiselt veenda autojuhte oma hirmust leviala ees ületama. Kuid kuna autotootjad hakkavad laiendama elektrisõidukite tootmisskaalat, on paljusid projekte, mida varem peeti liiga ebaefektiivseteks.
See on ajendanud autotootjaid, sealhulgas Teslat tootma rohkem autosid, kasutades liitiumraudse fosfaadi (LFP) akusid. Võrreldes akudega, mis sisaldavad selliseid elemente nagu koobalt ja nikkel, on nende mudelite vahemik sageli lühem. See on vanem tehnoloogia, millel on suurem kaalu ja väiksem ladustamisvõime. Praegu on madala kiirusega võimsusega mudeli 3 vahemik 272 miili (umbes 438 kilomeetrit), samas kui kaugema akuga varustatud kaugmudel võib ulatuda 400 miili (640 kilomeetrit). Liitiumraudse fosfaadi aku kasutamine võib siiski olla mõistlikum ärivalik, kuna see väldib kallimate ja isegi poliitiliselt riskantsete materjalide kasutamist.
Kuid tõenäoliselt ei asenda Tesla lihtsalt magneteid millegi halvemaga, näiteks ferriidiga, ilma muid muudatusi tegemata. Uppsala ülikooli füüsik Alaina Vishna ütles: „Teil on autos tohutu magnet. Õnneks on elektrimootorid üsna keerukad masinad, kus on palju muid komponente, mida saab teoreetiliselt ümber korraldada, et vähendada nõrgemate magnetide kasutamise mõju.
Arvutimudelites otsustas materiaalne ettevõte Properial hiljuti, et paljusid haruldaste muldmetallide mootorite jõudlusnäitajaid saab korrata, positsioneerides ferriidimagnetid ja reguleerides muid mootori kujunduse aspekte. Sel juhul suureneb mootori kaal ainult umbes 30%, mis võib olla väike erinevus võrreldes auto kogumassiga.
Nendest peavaludest hoolimata on autofirmadel haruldaste muldmetallide elementidest loobumiseks veel palju põhjuseid, kui nad saavad seda teha. Kogu haruldaste muldmetallide turu väärtus sarnaneb Ameerika Ühendriikide munaturuga ning teoreetiliselt saab haruldaste muldmetallide elemente kaevandada, töödelda ja muuta kogu maailmas magnetiteks, kuid tegelikult pakuvad need protsessid paljusid väljakutseid.
Mineraalide analüütik ja populaarne haruldaste muldmetallide vaatlusblogija Thomas Krumer ütles: “See on 10 miljardit dollarit tööstusharu, kuid igal aastal loodud toodete väärtus on vahemikus 2 triljonini kuni 3 triljonit dollarit, mis on tohutu kang. Sama kehtib ka autode kohta. Isegi kui need sisaldavad ainult paar kilogrammi sellest ainest, tähendab nende eemaldamine, et autod ei saa enam joosta, kui te pole nõus kogu mootori ümber kujundama
Ameerika Ühendriigid ja Euroopa üritavad seda tarneahelat mitmekesistada. 21. sajandi alguses suletud California haruldased kaevandused on hiljuti taasavatud ja tarnivad praegu 15% maailma haruldaste muldmetallide ressursse. Ameerika Ühendriikides peavad valitsusasutused (eriti kaitseministeeriumi) pakkuma selliste seadmete nagu lennukite ja satelliitide jaoks võimsaid magneteid ning nad on entusiastlikud investeerimisest kodumaal ning piirkondadesse nagu Jaapan ja Euroopa. Kuid arvestades kulusid, nõutavaid tehnoloogiaid ja keskkonnaprobleeme, on see aeglane protsess, mis võib kesta mitu aastat või isegi aastakümneid.
Postiaeg: 11. mai 20123