Tarneahela ja keskkonnaprobleemide tõttu teeb Tesla jõuallika osakond kõvasti tööd haruldaste muldmetallide magnetite eemaldamiseks mootoritest ja otsib alternatiivseid lahendusi.
Tesla pole veel leiutanud täiesti uut magnetmaterjali, seega võib ta hakkama saada olemasoleva tehnoloogiaga, kasutades suure tõenäosusega odavat ja kergesti valmistatavat ferriiti.
Ferriitmagneteid hoolikalt positsioneerides ja mootori konstruktsiooni muid aspekte kohandades on palju jõudlusnäitajaidharuldased muldmetallidajamimootoreid saab korrata. Sel juhul suureneb mootori kaal vaid umbes 30%, mis võib olla väike erinevus võrreldes auto üldmassiga.
4. Uutel magnetmaterjalidel peavad olema järgmised kolm põhiomadust: 1) neil peab olema magnetism; 2) Jätkata magnetilisuse säilitamist teiste magnetväljade juuresolekul; 3) talub kõrgeid temperatuure.
Tencent Technology Newsi teatel on elektrisõidukite tootja Tesla teatanud, et tema autode mootorites enam haruldasi muldmetalli elemente ei kasutata, mis tähendab, et Tesla insenerid peavad alternatiivsete lahenduste leidmisel oma loovuse täielikult valla päästma.
Eelmisel kuul avaldas Elon Musk Tesla Investor Day üritusel üldplaani kolmanda osa. Nende hulgas on ka üks väike detail, mis on füüsika vallas sensatsiooni tekitanud. Tesla jõuülekande osakonna tippjuht Colin Campbell teatas, et tema meeskond eemaldab mootoritest haruldased muldmetallid, mis on seotud tarneahela probleemidega ja haruldaste muldmetallide tootmisega kaasneva olulise negatiivse mõjuga.
Selle eesmärgi saavutamiseks esitles Campbell kahte slaidi, mis hõlmavad kolme salapärast materjali, mis on nutikalt tähistatud kui haruldased muldmetallid 1, haruldased muldmetallid 2 ja haruldased muldmetallid 3. Esimene slaid esindab Tesla praegust olukorda, kus ettevõtte poolt igas sõidukis kasutatud haruldaste muldmetallide kogus. ulatub poolest kilogrammist kuni 10 grammi. Teisel slaidil on kõigi haruldaste muldmetallide elementide kasutamine viidud nullini.
Magnetoloogide jaoks, kes uurivad teatud materjalides elektroonilise liikumise tekitatud maagilist jõudu, on haruldaste muldmetallide 1 identiteet kergesti äratuntav, milleks on neodüüm. Kui see metall lisatakse tavalistele elementidele, nagu raud ja boor, võib see aidata luua tugeva, alati töötava magnetvälja. Kuid vähestel materjalidel on selline kvaliteet ja veelgi vähem haruldasi muldmetalli elemente tekitavad magnetvälju, mis suudavad liigutada üle 2000 kilogrammi kaaluvaid Tesla autosid, aga ka palju muud tööstusrobotidest hävitajateni. Kui Tesla kavatseb mootorist eemaldada neodüümi ja muud haruldased muldmetallid, siis millist magnetit see selle asemel kasutab?
Füüsikute jaoks on üks kindel: Tesla ei leiutanud täiesti uut tüüpi magnetmaterjali. Andy Blackburn, NIron Magnetsi strateegia asepresident, ütles: "Enam kui 100 aasta jooksul võib meil olla vaid paar võimalust uute ärimagnetite hankimiseks." NIron Magnets on üks väheseid idufirmasid, kes üritavad järgmisest võimalusest kinni haarata.
Blackburn ja teised usuvad, et tõenäolisem on, et Tesla on otsustanud leppida 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 ühtaegu odav ja lihtsalt valmistatav ning alates 1950. aastatest on niimoodi valmistatud külmikuuksi üle maailma.
Kuid mahu poolest on ferriidi magnetism vaid kümnendik neodüümmagnetite omast, mis tekitab uusi küsimusi. Tesla tegevjuht Elon Musk on alati olnud tuntud kompromissituse poolest, kuid kui Tesla kavatseb ferriidile üle minna, siis tundub, et tuleb teha mõningaid järeleandmisi.
Lihtne on uskuda, et akud on elektrisõidukite jõud, kuid tegelikult juhib elektrisõidukeid elektromagnetiline sõit. Pole juhus, et nii Tesla Company kui ka magnetüksus “Tesla” on nimetatud sama isiku järgi. Kui elektronid voolavad läbi mootori poolide, tekitavad nad elektromagnetvälja, mis juhib vastupidist magnetjõudu, pannes mootori võlli koos ratastega pöörlema.
Tesla autode tagarataste jaoks annavad need jõud püsimagnetitega mootorid, kummaline materjal, millel on stabiilne magnetväli ja voolusisendita, tänu elektronide nutikale pöörlemisele aatomite ümber. Tesla hakkas neid magneteid autodele lisama alles umbes viis aastat tagasi, et laiendada sõiduulatust ja suurendada pöördemomenti ilma akut uuendamata. Enne seda kasutas ettevõte elektromagnetite ümber toodetud induktsioonmootoreid, mis elektrit tarbides tekitavad magnetismi. Esimootoritega mudelid kasutavad seda režiimi endiselt.
Tesla samm haruldastest muldmetallidest ja magnetitest loobuda tundub veidi kummaline. Autofirmad on sageli tõhususe kinnisideeks, eriti elektrisõidukite puhul, kus nad ikka veel üritavad veenda juhte oma sõidukauguse hirmust üle saama. Kuid kuna autotootjad hakkavad elektrisõidukite tootmismahtu laiendama, kerkivad paljud varem liiga ebatõhusaks peetud projektid uuesti pinnale.
See on ajendanud autotootjaid, sealhulgas Teslat, tootma rohkem autosid, kasutades liitiumraudfosfaat (LFP) akusid. Võrreldes patareidega, mis sisaldavad selliseid elemente nagu koobalt ja nikkel, on nende mudelite tööulatus sageli lühem. See on vanem tehnoloogia, millel on suurem kaal ja väiksem mälumaht. Praegu on madalal kiirusel töötava Model 3 sõiduulatus 272 miili (ligikaudu 438 kilomeetrit), samas kui täiustatud akudega varustatud kaugjuhtimispuldiga Model S võib ulatuda 400 miili (640 kilomeetrini). Liitiumraudfosfaatpatarei kasutamine võib aga olla mõistlikum äriline valik, kuna väldib kallimate ja isegi poliitiliselt riskantsete materjalide kasutamist.
Tõenäoliselt ei asenda Tesla aga magneteid lihtsalt millegi hullema, näiteks ferriidiga, ilma muid muudatusi tegemata. Uppsala ülikooli füüsik Alaina Vishna ütles: "Te kannate oma autos tohutut magnetit. Õnneks on elektrimootorid üsna keerulised masinad, millel on palju muid komponente, mida saab teoreetiliselt ümber paigutada, et vähendada nõrgemate magnetite kasutamise mõju.
Arvutimudelites tegi materjaliettevõte Proterial hiljuti kindlaks, et paljusid haruldaste muldmetallide ajamimootorite jõudlusnäitajaid saab ferriitmagneteid hoolikalt positsioneerida ja mootori konstruktsiooni muid aspekte kohandades korrata. Sel juhul suureneb mootori kaal vaid umbes 30%, mis võib olla väike erinevus võrreldes auto kogumassiga.
Hoolimata nendest peavaludest on autoettevõtetel endiselt palju põhjusi haruldaste muldmetallide elementidest loobumiseks, eeldusel, et nad saavad seda teha. Kogu haruldaste muldmetallide turu väärtus on sarnane Ameerika Ühendriikide munaturu omaga ja teoreetiliselt saab haruldasi muldmetalli elemente kaevandada, töödelda ja magnetideks muuta kogu maailmas, kuid tegelikkuses kujutavad need protsessid endast palju väljakutseid.
Mineraalide analüütik ja populaarne haruldaste muldmetallide vaatlusblogija Thomas Krumer ütles: "See on 10 miljardi dollari suurune tööstusharu, kuid igal aastal loodavate toodete väärtus ulatub 2 triljonist kuni 3 triljoni dollarini, mis on tohutu hoob. Sama kehtib ka autode kohta. Isegi kui need sisaldavad ainult paar kilogrammi seda ainet, tähendab nende eemaldamine seda, et autod ei saa enam sõita, kui te ei soovi kogu mootorit ümber kujundada
USA ja Euroopa püüavad seda tarneahelat mitmekesistada. California haruldaste muldmetallide kaevandused, mis suleti 21. sajandi alguses, on hiljuti taasavatud ja varustavad praegu 15% maailma haruldaste muldmetallide ressurssidest. Ameerika Ühendriikides peavad valitsusasutused (eriti kaitseministeerium) pakkuma võimsaid magneteid sellistele seadmetele nagu lennukid ja satelliidid ning nad on entusiastlikud investeerimisahelatesse nii riigis kui ka sellistes piirkondades nagu Jaapan ja Euroopa. Kuid kulusid, vajalikku tehnoloogiat ja keskkonnaprobleeme arvestades on see aeglane protsess, mis võib kesta mitu aastat või isegi aastakümneid.
Postitusaeg: mai-11-2023