Vanwege de supply chain- en milieuproblemen werkt de aandrijfafdeling van Tesla hard om zeldzame aardmagneten uit motoren te verwijderen en is op zoek naar alternatieve oplossingen.
Tesla heeft nog geen volledig nieuw magneetmateriaal uitgevonden, dus het kan het doen met bestaande technologie, waarschijnlijk met behulp van goedkope en gemakkelijk vervaardigde ferriet.
Door ferrietmagneten zorgvuldig te positioneren en andere aspecten van motorontwerp aan te passen, zijn veel prestatie -indicatoren vanzeldzame aardeDrive -motoren kunnen worden gerepliceerd. In dit geval neemt het gewicht van de motor slechts met ongeveer 30%toe, wat een klein verschil kan zijn in vergelijking met het totale gewicht van de auto.
4. Nieuwe magneetmaterialen moeten de volgende drie basiskenmerken hebben: 1) ze moeten magnetisme hebben; 2) blijf magnetisme handhaven in aanwezigheid van andere magnetische velden; 3) Kan hoge temperaturen weerstaan.
Volgens Tencent Technology News heeft de fabrikant van elektrische voertuigen Tesla verklaard dat zeldzame aardelementen niet langer zullen worden gebruikt in zijn autotermotoren, wat betekent dat de ingenieurs van Tesla hun creativiteit volledig moeten ontketenen bij het vinden van alternatieve oplossingen.
Vorige maand bracht Elon Musk het "derde deel van het masterplan" uit op het Tesla Investor Day -evenement. Onder hen is er een klein detail dat een gevoel heeft veroorzaakt op het gebied van fysica. Colin Campbell, een senior executive op de aandrijfafdeling van Tesla, kondigde aan dat zijn team zeldzame aardmagneten uit motoren verwijdert vanwege supply chain -problemen en de significante negatieve impact van het produceren van zeldzame aardmagneten.
Om dit doel te bereiken, presenteerde Campbell twee dia's met drie mysterieuze materialen die slim zijn gelabeld als zeldzame Earth 1, Rare Earth 2 en Rare Earth 3. De eerste dia vertegenwoordigt de huidige situatie van Tesla, waar de hoeveelheid zeldzame aardes die door het bedrijf in elk voertuig in elk voertuig worden gebruikt, varieert van een half kilogram tot 10 gram. Bij de tweede dia is het gebruik van alle zeldzame aardelementen tot nul teruggebracht.
Voor magnetologen die het magische vermogen bestuderen dat wordt gegenereerd door elektronische beweging in bepaalde materialen, is de identiteit van zeldzame aarde 1 gemakkelijk herkenbaar, wat neodymium is. Wanneer toegevoegd aan gewone elementen zoals ijzer en boor, kan dit metaal helpen bij het creëren van een sterk, altijd op magnetisch veld. Maar weinig materialen hebben deze kwaliteit, en nog minder zeldzame aardelementen genereren magnetische velden die Tesla -auto's kunnen verplaatsen met een gewicht van meer dan 2000 kilogram, evenals vele andere dingen van industriële robots tot straaljagers. Als Tesla van plan is om neodymium en andere zeldzame aardelementen van de motor te verwijderen, welke magneet zal het dan gebruiken?
Voor natuurkundigen is één ding zeker: Tesla heeft geen volledig nieuw type magnetisch materiaal uitgevonden. Andy Blackburn, Executive Vice President of Strategy bij Niron Magnets, zei: "In meer dan 100 jaar hebben we misschien maar een paar mogelijkheden om nieuwe zakelijke magneten te verwerven." Niron Magnets is een van de weinige startups die proberen de volgende gelegenheid te grijpen.
Blackburn en anderen geloven dat het waarschijnlijker is dat Tesla heeft besloten om het te doen met een veel minder krachtige magneet. Van de vele mogelijkheden is de meest voor de hand liggende kandidaat ferriet: een keramiek bestaande uit ijzer en zuurstof, gemengd met een kleine hoeveelheid metaal zoals strontium. Het is zowel goedkoop als gemakkelijk te produceren, en sinds de jaren 1950 zijn koelkastdeuren over de hele wereld op deze manier vervaardigd.
Maar in termen van volume is het magnetisme van ferriet slechts een tiende van neodymiummagneten, die nieuwe vragen oproept. Tesla CEO Elon Musk is altijd bekend geweest als compromisloze, maar als Tesla naar ferriet moet verschuiven, lijkt het erop dat sommige concessies moeten worden gedaan.
Het is gemakkelijk te geloven dat batterijen de kracht van elektrische voertuigen zijn, maar in werkelijkheid is het elektromagnetisch rijden dat elektrische voertuigen aandrijft. Het is geen toeval dat zowel Tesla Company als de magnetische eenheid "Tesla" naar dezelfde persoon zijn vernoemd. Wanneer elektronen door de spoelen in een motor stromen, genereren ze een elektromagnetisch veld dat de tegenovergestelde magnetische kracht aandrijft, waardoor de schacht van de motor met de wielen draait.
Voor de achterwielen van Tesla -auto's worden deze krachten geleverd door motoren met permanente magneten, een vreemd materiaal met een stabiel magnetisch veld en geen stroomingang, dankzij de slimme spin van elektronen rond atomen. Tesla begon deze magneten pas ongeveer vijf jaar geleden aan auto's toe te voegen, om het bereik te vergroten en het koppel te vergroten zonder de batterij te upgraden. Daarvoor gebruikte het bedrijf inductiemotoren vervaardigd rond elektromagneten, die magnetisme genereren door elektriciteit te consumeren. Die modellen uitgerust met frontmotoren gebruiken deze modus nog steeds.
Tesla's stap om zeldzame aardes en magneten te verlaten, lijkt een beetje vreemd. Autobedrijven zijn vaak geobsedeerd door efficiëntie, vooral in het geval van elektrische voertuigen, waar ze nog steeds proberen bestuurders te overtuigen om hun angst voor het bereik te overwinnen. Maar naarmate autofabrikanten de productieschaal van elektrische voertuigen beginnen uit te breiden, worden veel projecten die eerder werden beschouwd als te inefficiënt beschouwd.
Dit heeft ertoe geleid dat autofabrikanten, waaronder Tesla, meer auto's produceren met behulp van lithiumijzerfosfaat (LFP) batterijen. In vergelijking met batterijen met elementen zoals kobalt en nikkel, hebben deze modellen vaak een korter bereik. Dit is een oudere technologie met een groter gewicht en een lagere opslagcapaciteit. Momenteel heeft het model 3 aangedreven door lage snelheidskracht een bereik van 272 mijl (ongeveer 438 kilometer), terwijl het externe model S uitgerust met meer geavanceerde batterijen 400 mijl (640 kilometer) kan bereiken. Het gebruik van lithiumijzerfosfaatbatterij kan echter een meer verstandige zakelijke keuze zijn, omdat het het gebruik van duurdere en zelfs politiek risicovolle materialen voorkomt.
Tesla zal echter waarschijnlijk magneten eenvoudig vervangen door iets ergers, zoals ferriet, zonder andere wijzigingen aan te brengen. Universiteit van Uppsala -fysicus Alaina Vishna zei: “U zult een enorme magneet in uw auto dragen. Gelukkig zijn elektrische motoren vrij complexe machines met veel andere componenten die theoretisch kunnen worden herschikt om de impact van het gebruik van zwakkere magneten te verminderen.
In computermodellen heeft het proterieel materiaalbedrijf onlangs vastgesteld dat veel prestatie -indicatoren van zeldzame Earth Drive -motoren kunnen worden gerepliceerd door ferrietmagneten zorgvuldig te positioneren en andere aspecten van motorontwerp aan te passen. In dit geval neemt het gewicht van de motor slechts met ongeveer 30%toe, wat een klein verschil kan zijn in vergelijking met het totale gewicht van de auto.
Ondanks deze hoofdpijn hebben autobedrijven nog steeds veel redenen om zeldzame aardelementen op te geven, op voorwaarde dat ze dit kunnen doen. De waarde van de hele zeldzame aardmarkt is vergelijkbaar met die van de eiermarkt in de Verenigde Staten, en theoretisch kunnen zeldzame aardelementen worden gedolven, verwerkt en omgezet in magneten wereldwijd, maar in werkelijkheid vormen deze processen veel uitdagingen.
Mineralanalist en populaire zeldzame Earth Observation Blogger Thomas Krumer zei: “Dit is een industrie van $ 10 miljard, maar de waarde van producten die elk jaar zijn gemaakt, varieert van $ 2 biljoen tot $ 3 biljoen, wat een enorme hefboom is. Hetzelfde geldt voor auto's.
De Verenigde Staten en Europa proberen deze supply chain te diversifiëren. De California Rare Earth Mines, die in de vroege 21e eeuw waren gesloten, zijn onlangs heropend en leveren momenteel 15% van de zeldzame aardse bronnen ter wereld. In de Verenigde Staten moeten overheidsinstanties (met name het ministerie van Defensie) krachtige magneten bieden voor apparatuur zoals vliegtuigen en satellieten, en ze zijn enthousiast over investeren in toeleveringsketens in het binnenland en in regio's zoals Japan en Europa. Maar gezien de kosten, vereiste technologie en milieukwesties, is dit een langzaam proces dat meerdere jaren of zelfs decennia kan duren.
Posttijd: mei-11-2023