Tesla Motors ar putea lua în considerare înlocuirea magneților din pământuri rare cu ferite de performanță scăzută

Din cauza problemelor legate de lanțul de aprovizionare și a preocupărilor legate de mediu, divizia de trenuri motopropulsoare a Tesla lucrează pentru a elimina magneții cu pământuri rare din motoarele electrice și caută alternative.

 

Tesla nu a inventat încă un material magnetic complet nou, așa că poate folosi tehnologia existentă pentru o perioadă, cel mai probabil să folosească ferite ieftine și ușor de fabricat.

 

Prin poziționarea cu atenție a magneților de ferită și ajustarea altor aspecte ale designului motorului, multe dintre proprietățile motoarelor acționate de pământuri rare pot fi replicate. În acest caz, greutatea motorului a crescut doar cu aproximativ 30 la sută, ceea ce este raportat la greutatea totală a mașinii.

Diferența poate fi mică.

Noul material magnetic trebuie să aibă următoarele trei caracteristici de bază: 1) trebuie să fie magnetic: 2) continuă să fie magnetic în prezența altor câmpuri magnetice; 3) Poate rezista la temperaturi ridicate.

 

Știri Tencent Technology News, producătorul de mașini electrice Tesla a spus că motoarele sale nu vor mai folosi elemente din pământuri rare, ceea ce înseamnă că inginerii care gustă Tesla vor trebui să-și dezlănțuie creativitatea pentru a găsi alternative.

 

Luna trecută, la evenimentul Tesla Investor Day, Elon Musk a lansat „Master Plan Part III”. Printre acestea, se numără Un mic detaliu a făcut furori în domeniul fizicii. Colin Campbell, director în divizia de trenuri motopropulsoare a Tesla, a anunțat că echipa sa lucrează la eliminarea magneților cu pământuri rare din motoare se datorează problemelor lanțului de aprovizionare și impactului negativ excesiv al producției de magneți cu pământuri rare.

Pentru a realiza acest lucru, Campbell a prezentat două diapozitive care implică trei materiale misterioase care au fost etichetate inteligent Pentru pământul rar 1, pământul rar 2 și pământul rar 3. Primul diapozitiv reprezintă starea actuală a Tesla, care utilizează oriunde de la jumătate de kilogram până la 10 grame în fiecare vehicul. Pe al doilea diapozitiv, numărul de elemente de pământ rare utilizate scade la zero.

 

Pentru magnetiștii care studiază puterea magică a anumitor materiale datorită mișcării electronilor, identitatea pământului rar 1 este ușor de identificat, adică neodim. Atunci când este adăugat la elemente comune, cum ar fi fierul și borul, acest metal poate ajuta la crearea unui câmp magnetic puternic, mereu activ. Dar puține materiale au această calitate, producând mașini Tesla suficient de mari pentru a muta cicatrici de peste 2,000 kilograme, iar câmpurile magnetice ale multor alte lucruri, de la roboți industriali la avioane de luptă, au mai puține elemente de pământuri rare. Dacă Tesla contează

Pentru a îndepărta neodimul și alte elemente de pământuri rare din motor, ce magnet va folosi în schimb?

 

Un lucru este sigur pentru fizicieni: Tesla nu a inventat un material magnetic complet nou. Andy Blackburn, vicepreședinte executiv pentru strategie la NIron Magnetics, a declarat: „În peste 100 de ani, este posibil să avem doar câteva oportunități de a obține noi magneți comerciali”. NIronMagnetics 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 folosească un magnet mult mai puțin puternic. Dintre numeroasele posibilități, cel mai evident candidat este ferita: o ceramică compusă din fier și oxigen, cu o cantitate mică de metal, cum ar fi stronțiul, este amestecată. Este ieftin și ușor de fabricat în întreaga lume încă din anii 50 ai secolului XX

Ușile frigiderelor sunt fabricate în acest fel.

 

Dar, ca volum, feritele sunt doar o zecime din magnetismul magneților de neodim, ceea ce ridică noi întrebări. Primul director executiv al Tesla, Elon Musk a fost întotdeauna cunoscut pentru că este intransigent, dar dacă Tesla va trece la ferită, se pare că trebuie să facă ceva

Unele concesii. Este ușor să crezi că bateriile sunt puterea mașinilor electrice, dar de fapt electromagnetismul este cel care conduce mașinile electrice. Nu este o coincidență că atât compania Tesla, cât și unitatea magnetică „Tesla” poartă numele aceleiași persoane. Când electronii curg prin firele din motor La întoarcere, aceștia generează un câmp electromagnetic care împinge forța magnetică opusă, determinând ca arborele motorului să conducă roțile să se învârtească.

Pentru roțile din spate ale vehiculelor Tesla, aceste forțe sunt furnizate de un motor electric cu magnet permanent, care este un tip de motor care are Un material ciudat care stabilizează un câmp magnetic fără nicio intrare de curent, datorită rotației ingenioase a electronilor în jurul atomilor. Special Sla a început să adauge acești magneți la mașini în urmă cu aproximativ cinci ani pentru a prelungi durata de viață a bateriei fără a îmbunătăți autonomia bateriei și a crește cuplul. Înainte de aceasta, compania folosea motoare cu inducție fabricate în jurul electromagneților, prin care treceau electromagneții

Magnetismul este generat prin consumul de energie electrică. Acele modele cu motor montat în față folosesc și astăzi acest model.

 

Mișcarea lui Tesla de a abandona pământurile rare și magneții poate părea puțin ciudată. Companiile de mașini sunt adesea obsedate de eficiența uscată, mai ales în cazul vehiculelor electrice, încă se luptă să-i convingă pe șoferi să-și învingă teama de autonomie. Dar cu producătorii de mașini

Începe extinderea producției de vehicule electrice, iar multe proiecte care anterior erau considerate prea ineficiente reapar.

 

Acest lucru i-a determinat pe producătorii de automobile, inclusiv Tesla, să producă mai multe mașini care folosesc baterii cu fosfat de fier litiu (LFP). Cu acele baterii care conțin elemente precum cobaltul și nichelul tind să aibă o autonomie mai scurtă decât bateriile. Aceasta este o tehnologie mai veche,

Greutate mai mare și capacitate de stocare mai mică. Actualul Model 3, alimentat cu putere de viteză redusă, are o autonomie de 272 mile (aproximativ 438 km), în timp ce Model S cu rază lungă de acțiune, cu baterii mai avansate, poate ajunge la 400 mile (640 km). Însă adoptarea bateriilor cu litiu fier fosfat poate fi o alegere comercială mai înțeleaptă, deoarece evită utilizarea unora mai scumpe sau chiar existențiale Material de risc politic.

 

Este puțin probabil ca Tesla să înlocuiască pur și simplu magneții, cum ar fi ferite, cu ceva mai rău, totuși și nimic altceva să se schimbe. Fizicianul de la Universitatea din Uppsala, Alena Vishna, a spus: „Veți purta o bucată uriașă de magnetism într-o mașină de călcat. „Din fericire, motoarele sunt mașini destul de complexe, formate din multe alte părți care teoretic ar putea fi rearanjate în coloană pentru a atenua impactul folosirii magneților mai slabi.

 

Într-un model computerizat, compania de materiale Proterial a determinat recent, prin poziționarea cu atenție a magnetului de ferită și ajustarea setului de motor. În alte aspecte, mulți indicatori de performanță ai motoarelor cu pământuri rare pot fi replicați. În acest caz, greutatea motorului numai Cu o creștere de aproximativ 30 la sută, diferența poate fi mică în raport cu greutatea totală a mașinii.

 

În ciuda acestor dureri de cap, companiile auto au o mulțime de motive să abandoneze elementele pământurilor rare, dar numai dacă o fac, dacă poți. Valoarea întregii piețe de pământuri rare este aproximativ aceeași cu piața americană de ouă și, teoretic, yuanii de pământuri rare pot fi extrași, procesați și convertiți în magnetism în fierul din întreaga lume, dar de fapt există multe provocări pentru aceste procese.

 

Thomas Krummer, analist de minerale și blogger popular de ceasuri cu pământuri rare, a declarat: „Este o afacere de 10 miliarde de dolari. Dar valoarea produselor create anual este între 2 trilioane și 3 trilioane de dolari, ceea ce reprezintă o pârghie uriașă.

 

Statele Unite și Europa încearcă să diversifice acest lanț de aprovizionare. Minele de pământuri rare din California, care au fost închise la începutul secolului 21, s-au redeschis recent

Fosta aprovizionare cu 15% din pământurile rare ale lumii. În Statele Unite, agențiile guvernamentale, în special Departamentul de Apărare, au nevoie de echipamente precum avioane și sateliți

Oferind magneți puternici, aceștia sunt dornici să investească în lanțurile de aprovizionare atât pe plan intern, cât și în regiuni precum Japonia și Europa. Dar având în vedere succesul Acesta este un proces lent care durează ani sau chiar zeci de ani. În același timp, cererea pentru încorporarea magneților în instrumente de decarbonizare, cum ar fi mașinile și turbinele eoliene, este, de asemenea, în creștere.

Potrivit institutului de cercetare de piață AdamasIntelligence, 12% din pământurile rare sunt utilizate în prezent în vehiculele electrice, care este o piață în curs de dezvoltare. În același timp, prețurile pământurilor rare fluctuează adesea foarte mult, iar companiile externe adesea nu pot prezice acești factori

Simplu.

 

Jim Chelikowski, un fizician care studiază materialele magnetice la Universitatea din Texas din Austin, a spus că, în rezumat, dacă te afli într-o industrie în care pot fi găsite produse alternative, asta ar putea fi extraordinar. Dar el a spus că căutarea a fost mai bună decât ferita Există o varietate de motive pentru alternative mai bune la magneții cu pământuri rare. Provocarea este de a găsi un material cu trei caracteristici de bază: 1) trebuie să fie magnetic; 2) continuă să fie magnetic în prezența altor câmpuri magnetice; și 3) poate rezista la temperaturi ridicate. Magneții termici nu mai sunt magneți.

 

Cercetătorii știu foarte bine care elemente chimice fac magneți buni, dar există milioane de potențiale aranjamente atomice Seed. Unii așa-numiți vânători de magneti adoptă abordarea de a începe cu sute de mii de materiale posibile și de a le elimina pe cele care conțin pământuri rare și apoi folosesc învățarea automată pentru a prezice proprietățile magnetice ale materialului rămas. La sfârșitul anului trecut, Chelikows Key și colab. a folosit sistemul pentru a crea un nou material foarte magnetic care conține cobalt. Adesea, cea mai mare provocare este găsirea de noi magneți ușor de fabricat. Vicina de la Universitatea Uppsala a explicat că unii magneți nou dezvoltați, cum ar fi cei care conțin mangan, sunt promițători, dar instabili. În alte cazuri, oamenii de știință știu că un material este extrem de magnetic, dar nu poate fi fabricat în masă. Printre acestea se numără tetragonitul, un compus de nichel-fier găsit doar din meteoriți, care trebuie să sufere mii de ani de răcire lentă pentru a-și aranja cu precizie atomii în starea potrivită. În laborator, eforturile de a avansa procesul mai repede sunt în curs de desfășurare, dar nu au dat încă roade.

 

Magnet startup Niron: Copiați-le pe toate și căutați unele. Compania spune că produce magneți de nitrură ferică, teoretic, comparativ cu neodimul, este mai magnetic. Dar este și un material volatil care este greu de fabricat și conservat în forma dorită. Blackburn a spus că compania face progrese, dar nu poate produce magneți suficient de puternici pentru următoarea generație de mașini Tesla. Primul pas, spune el, este să puneți noul magnet în dispozitive mai mici, cum ar fi sistemele de sunet.

 

Thomas Krummer, analist minier și blogger popular de ceasuri cu pământuri rare, a declarat că nu este clar dacă alți producători de automobile vor urma demersul Tesla de a abandona pământurile rare. Unele companii pot insista să facă ca acreditările naționale să se miște cu atenție, în timp ce alta

Copiați Selectați tot și căutați unele companii vor folosi inducția pentru a muta lucrurile Yunshan Zhoukou. Chiar și Tesla ar putea folosi câteva grame de pământuri rare pe viitoarele mașini, împrăștiate în locuri precum geamurile automate, servodirecția și ștergătoarele de parbriz.

 

La evenimentul Tesla Investor Day, slide-ul care compara conținutul de pământuri rare a comparat de fapt o întreagă mașină din generația actuală cu o întreagă mașină din generația actuală S-au comparat motoarele viitoare, ceea ce ar putea fi o cascadorie publicitară. Soluții cum ar fi Tesla sunt în dezvoltare. Înlocuirea materialelor cu pământuri rare în motoare poate fi un lucru bun, dar așa cum spune Krummer, „Mă tem că nu avem suficient timp”.

 

Sfârşit