Toimitusketju- ja ympäristöongelmien vuoksi Teslan voimansiirtoosasto työskentelee lujasti poistaakseen harvinaisten maametallien magneetteja moottoreista ja etsii vaihtoehtoisia ratkaisuja.
Tesla ei ole vielä keksinyt täysin uutta magneettimateriaalia, joten se voi tyytyä olemassa olevaan teknologiaan, todennäköisesti käyttämällä halpaa ja helposti valmistettavaa ferriittiä.
Asettamalla ferriittimagneetit huolellisesti ja säätämällä muita moottorin suunnittelun näkökohtia, monet suorituskykyindikaattoritharvinainen maakäyttömoottoreita voidaan kopioida.Tällöin moottorin paino kasvaa vain noin 30 %, mikä voi olla pieni ero auton kokonaispainoon verrattuna.
4. Uusilla magneettimateriaaleilla on oltava seuraavat kolme perusominaisuutta: 1) niillä on oltava magnetismia;2) Jatka magnetismin ylläpitämistä muiden magneettikenttien läsnä ollessa;3) Kestää korkeita lämpötiloja.
Tencent Technology Newsin mukaan sähköajoneuvojen valmistaja Tesla on ilmoittanut, että sen automoottoreissa ei enää käytetä harvinaisia maametallielementtejä, mikä tarkoittaa, että Teslan insinöörien on päästävä täysin valloilleen luovuutensa etsiessään vaihtoehtoisia ratkaisuja.
Viime kuussa Elon Musk julkaisi "Third Part of the Master Plan" Tesla Investor Day -tapahtumassa.Niiden joukossa on pieni yksityiskohta, joka on aiheuttanut sensaation fysiikan alalla.Colin Campbell, Teslan voimansiirtoosaston johtaja, ilmoitti, että hänen tiiminsä poistaa harvinaisten maametallien magneetit moottoreista toimitusketjun ongelmien ja harvinaisten maametallien valmistuksen kielteisten vaikutusten vuoksi.
Tämän tavoitteen saavuttamiseksi Campbell esitteli kaksi diaa, jotka käsittivät kolme salaperäistä materiaalia, jotka oli näppärästi merkitty harvinaisiksi maametalliksi 1, harvinaiseksi maaksi 2 ja harvinaiseksi maametalliksi 3. Ensimmäinen dia kuvaa Teslan tämänhetkistä tilannetta, jossa yrityksen käyttämien harvinaisten maametallien määrä kussakin ajoneuvossa paino vaihtelee puolesta kilosta 10 grammaan.Toisella dialla kaikkien harvinaisten maametallien käyttö on vähennetty nollaan.
Magnetologeille, jotka tutkivat elektronisen liikkeen tuottamaa maagista voimaa tietyissä materiaaleissa, harvinaisen maametallin 1, joka on neodyymi, identiteetti on helposti tunnistettavissa.Lisättynä yleisiin elementteihin, kuten rautaan ja booriin, tämä metalli voi auttaa luomaan vahvan, jatkuvasti päällä olevan magneettikentän.Mutta harvoilla materiaaleilla on tämä laatu, ja vielä harvemmat harvinaisten maametallien elementit synnyttävät magneettikenttiä, jotka voivat siirtää yli 2000 kiloa painavia Tesla-autoja sekä monia muita asioita teollisuusroboteista hävittäjiin.Jos Tesla aikoo poistaa neodyymin ja muut harvinaiset maametallit moottorista, mitä magneettia se käyttää sen sijaan?
Fyysikoille yksi asia on varma: Tesla ei keksinyt täysin uudenlaista magneettista materiaalia.Andy Blackburn, NIron Magnetsin strategiajohtaja, sanoi: "Yli 100 vuoden aikana meillä saattaa olla vain muutamia mahdollisuuksia hankkia uusia liiketoimintamagneetteja."NIron Magnets on yksi harvoista startupeista, jotka yrittävät tarttua seuraavaan tilaisuuteen.
Blackburn ja muut uskovat, että on todennäköisempää, että Tesla on päättänyt tyytyä paljon vähemmän tehokkaaseen magneetiin.Monista mahdollisuuksista ilmeisin ehdokas on ferriitti: raudasta ja hapesta koostuva keramiikka, johon on sekoitettu pieni määrä metallia, kuten strontiumia.Se on sekä halpa että helppo valmistaa, ja 1950-luvulta lähtien jääkaapin ovia on valmistettu tällä tavalla ympäri maailmaa.
Mutta tilavuudeltaan ferriitin magnetismi on vain kymmenesosa neodyymimagneeteista, mikä herättää uusia kysymyksiä.Teslan toimitusjohtaja Elon Musk on aina ollut tunnettu tinkimättömyydestään, mutta jos Tesla aikoo siirtyä ferriittiin, näyttää siltä, että joitain myönnytyksiä on tehtävä.
On helppo uskoa, että akut ovat sähköajoneuvojen voimaa, mutta todellisuudessa sähkömagneettinen ajaminen ajaa sähköajoneuvoja.Ei ole sattumaa, että sekä Tesla Company että magneettiyksikkö "Tesla" on nimetty saman henkilön mukaan.Kun elektronit virtaavat moottorin kelojen läpi, ne synnyttävät sähkömagneettisen kentän, joka ohjaa päinvastaista magneettista voimaa, jolloin moottorin akseli pyörii pyörien mukana.
Tesla-autojen takapyörille nämä voimat tuottavat kestomagneeteilla varustetut moottorit, omituinen materiaali, jolla on vakaa magneettikenttä ja ilman virransyöttöä atomien ympärillä olevien elektronien fiksun pyörimisen ansiosta.Tesla aloitti näiden magneettien lisäämisen autoihin vasta noin viisi vuotta sitten laajentaakseen kantamaa ja lisätäkseen vääntömomenttia akkua päivittämättä.Tätä ennen yhtiö käytti sähkömagneettien ympärille valmistettuja induktiomoottoreita, jotka tuottavat magnetismia kuluttamalla sähköä.Etumoottorilla varustetut mallit käyttävät edelleen tätä tilaa.
Teslan päätös luopua harvinaisista maametallista ja magneeteista vaikuttaa hieman oudolta.Autoyhtiöt ovat usein pakkomielle tehokkuudesta, varsinkin sähköajoneuvoissa, joissa ne yrittävät edelleen suostutella kuljettajia voittamaan kantaman pelon.Mutta kun autonvalmistajat alkavat laajentaa sähköajoneuvojen tuotantoskaalaa, monet aiemmin liian tehottomiksi pidetyt projektit nousevat uudelleen pintaan.
Tämä on saanut autonvalmistajat, mukaan lukien Teslan, valmistamaan enemmän autoja litiumrautafosfaattiakuilla (LFP).Verrattuna akkuihin, jotka sisältävät elementtejä, kuten kobolttia ja nikkeliä, näillä malleilla on usein lyhyempi kantama.Tämä on vanhempi tekniikka, jolla on suurempi paino ja pienempi tallennuskapasiteetti.Tällä hetkellä hitaalla teholla toimivan Model 3:n toimintasäde on 272 mailia (noin 438 kilometriä), kun taas edistyneemmillä akuilla varustetun Model S:n kaukosäädin voi saavuttaa 400 mailia (640 kilometriä).Litiumrautafosfaattiakun käyttö voi kuitenkin olla järkevämpi liiketoimintavalinta, koska sillä vältetään kalliimpien ja jopa poliittisesti riskialttiiden materiaalien käyttö.
Tesla ei kuitenkaan todennäköisesti yksinkertaisesti korvaa magneetteja jollain huonommalla, kuten ferriitillä, tekemättä muita muutoksia.Uppsalan yliopiston fyysikko Alaina Vishna sanoi: "Kannatat valtavaa magneettia autossasi.Onneksi sähkömoottorit ovat melko monimutkaisia koneita, joissa on monia muita komponentteja, jotka voidaan teoriassa järjestää uudelleen heikompien magneettien käytön vähentämiseksi.
Materiaaliyhtiö Proterial totesi äskettäin tietokonemalleissa, että monet harvinaisten maametallien käyttömoottoreiden suorituskykyindikaattorit voidaan toistaa sijoittamalla ferriittimagneetit huolellisesti ja säätämällä muita moottorin suunnittelun näkökohtia.Tällöin moottorin paino kasvaa vain noin 30 %, mikä voi olla pieni ero auton kokonaispainoon verrattuna.
Näistä päänsärkyistä huolimatta autoyhtiöillä on edelleen monia syitä hylätä harvinaiset maametallit, mikäli he voivat tehdä niin.Koko harvinaisten maametallien markkinoiden arvo on samanlainen kuin Yhdysvaltojen munamarkkinoiden arvo, ja teoriassa harvinaisia maametallielementtejä voidaan louhia, käsitellä ja muuntaa magneeteiksi maailmanlaajuisesti, mutta todellisuudessa nämä prosessit tuovat monia haasteita.
Mineraalianalyytikko ja suosittu harvinaisten maametallien havainnointibloggaaja Thomas Krumer sanoi: "Tämä on 10 miljardin dollarin ala, mutta joka vuosi luotujen tuotteiden arvo vaihtelee 2 biljoonasta 3 biljoonaan dollariin, mikä on valtava vipu.Sama koskee autoja.Vaikka ne sisältävät vain muutaman kilon tätä ainetta, niiden poistaminen tarkoittaa, että autot eivät voi enää ajaa, ellet ole valmis suunnittelemaan koko moottoria uudelleen.
Yhdysvallat ja Eurooppa yrittävät monipuolistaa tätä toimitusketjua.Kalifornian harvinaisten maametallien kaivokset, jotka suljettiin 2000-luvun alussa, avattiin äskettäin uudelleen ja tarjoavat tällä hetkellä 15 prosenttia maailman harvinaisten maametallien varoista.Yhdysvalloissa valtion virastojen (erityisesti puolustusministeriön) on tarjottava voimakkaita magneetteja laitteille, kuten lentokoneille ja satelliiteille, ja ne ovat innostuneita investoimaan toimitusketjuihin kotimaassa ja alueilla, kuten Japanissa ja Euroopassa.Mutta kun otetaan huomioon kustannukset, vaadittu tekniikka ja ympäristökysymykset, tämä on hidas prosessi, joka voi kestää useita vuosia tai jopa vuosikymmeniä.
Postitusaika: 11.5.2023