På grund av leveranskedjan och miljöfrågor arbetar Teslas drivlinjeavdelning hårt för att ta bort sällsynta jordartsmagneter från motorer och letar efter alternativa lösningar.
Tesla har ännu inte uppfunnit ett helt nytt magnetmaterial, så det kan nöja sig med befintlig teknik, troligen med billig och lätt tillverkad ferrit.
Genom att noggrant placera ferritmagneter och justera andra aspekter av motordesign, många prestationsindikatorer påsällsynt jordDrivmotorer kan replikeras. I detta fall ökar motorns vikt endast med cirka 30%, vilket kan vara en liten skillnad jämfört med bilens totala vikt.
4. Nya magnetmaterial måste ha följande tre grundläggande egenskaper: 1) De måste ha magnetism; 2) fortsätt att upprätthålla magnetism i närvaro av andra magnetfält; 3) kan tåla höga temperaturer.
Enligt Tencent Technology News har elbiltillverkaren Tesla sagt att sällsynta jordartselement inte längre kommer att användas i sina bilmotorer, vilket innebär att Teslas ingenjörer måste släppa ut sin kreativitet i att hitta alternativa lösningar.
Förra månaden släppte Elon Musk ”tredje delen av masterplanen” vid Tesla Investor Day -evenemanget. Bland dem finns det en liten detalj som har orsakat en känsla inom fysikområdet. Colin Campbell, en ledande befattningshavare i Teslas drivlinjeavdelning, meddelade att hans team tar bort sällsynta jordartsmagneter från motorer på grund av leveranskedjesproblem och den betydande negativa påverkan av att producera sällsynta jordartsmagneter.
För att uppnå detta mål presenterade Campbell två bilder som involverade tre mystiska material smart märkt som sällsynta jordar 1, sällsynta jordar 2 och sällsynta jordar 3. Den första bilden representerar Teslas nuvarande situation, där mängden sällsynta jordar som används av företaget i varje fordon varierar från en halv kilo till 10 gram. På den andra bilden har användningen av alla sällsynta jordartselement reducerats till noll.
För magnetologer som studerar den magiska kraften som genereras genom elektronisk rörelse i vissa material är identiteten för sällsynta jordar 1 lätt att känna igen, vilket är neodym. När den läggs till vanliga element som järn och bor, kan denna metall hjälpa till att skapa ett starkt, alltid på magnetfält. Men få material har denna kvalitet, och ännu färre sällsynta jordarelement genererar magnetfält som kan flytta Tesla -bilar som väger över 2000 kg, liksom många andra saker från industrirobotar till jaktflygplan. Om Tesla planerar att ta bort neodymium och andra sällsynta jordartselement från motorn, vilken magnet kommer den att använda istället?
För fysiker är en sak säker: Tesla uppfann inte en helt ny typ av magnetmaterial. Andy Blackburn, verkställande direktör för strategi på Niron Magneter, sa: "På över 100 år kanske vi bara har några möjligheter att förvärva nya affärsmagneter." Niron Magneter är en av de få nystartade företag som försöker utnyttja nästa tillfälle.
Blackburn och andra tror att det är mer troligt att Tesla har beslutat att nöja sig med en mycket mindre kraftfull magnet. Bland många möjligheter är den mest uppenbara kandidaten ferrit: en keramik sammansatt av järn och syre, blandat med en liten mängd metall som strontium. Det är både billigt och enkelt att tillverka, och sedan 1950 -talet har kyldörrar runt om i världen tillverkats på detta sätt.
Men när det gäller volym är ferritens magnetism bara en tiondel av neodymmagneter, som ställer nya frågor. Tesla VD Elon Musk har alltid varit känd för att vara kompromisslös, men om Tesla ska övergå till ferrit verkar det som om vissa eftergifter måste göras.
Det är lätt att tro att batterier är kraften i elektriska fordon, men i verkligheten är det elektromagnetisk körning som driver elfordon. Det är ingen slump att både Tesla Company och den magnetiska enheten "Tesla" är uppkallad efter samma person. När elektroner flyter genom spolarna i en motor genererar de ett elektromagnetiskt fält som driver motsatt magnetkraft, vilket får motorns axel att rotera med hjulen.
För bakhjulen på Tesla -bilar tillhandahålls dessa krafter av motorer med permanenta magneter, ett konstigt material med ett stabilt magnetfält och ingen aktuell inmatning, tack vare det smarta snurret av elektroner runt atomer. Tesla började bara lägga till dessa magneter till bilar för cirka fem år sedan för att förlänga räckvidden och öka vridmomentet utan att uppgradera batteriet. Innan detta använde företaget induktionsmotorer tillverkade kring elektromagneter, som genererar magnetism genom att konsumera el. Dessa modeller utrustade med främre motorer använder fortfarande detta läge.
Teslas rörelse för att överge sällsynta jordar och magneter verkar lite konstigt. Bilföretag är ofta besatta av effektivitet, särskilt när det gäller elfordon, där de fortfarande försöker övertyga förare att övervinna sin rädsla för räckvidd. Men när biltillverkare börjar utöka produktionsskalan för elfordon är många projekt som tidigare ansågs vara ineffektiva.
Detta har fått biltillverkare, inklusive Tesla, att producera fler bilar som använder litiumjärnfosfatbatterier (LFP). Jämfört med batterier som innehåller element som kobolt och nickel har dessa modeller ofta kortare räckvidd. Detta är en äldre teknik med större vikt och lägre lagringskapacitet. För närvarande har Model 3 som drivs av låghastighetseffekt en räckvidd på 272 miles (cirka 438 kilometer), medan den avlägsna modellen är utrustade med mer avancerade batterier kan nå 640 mil (640 kilometer). Användningen av litiumjärnfosfatbatteri kan emellertid vara ett mer förnuftigt affärsval, eftersom det undviker användning av dyrare och till och med politiskt riskabla material.
Det är emellertid osannolikt att Tesla helt enkelt ersätter magneter med något värre, till exempel ferrit, utan att göra några andra förändringar. University of Uppsala -fysiker Alaina Vishna sa: ”Du kommer att ha en enorm magnet i din bil. Lyckligtvis är elektriska motorer ganska komplexa maskiner med många andra komponenter som teoretiskt kan ordnas om för att minska effekterna av att använda svagare magneter.
I datormodeller bestämde Material Company Protial nyligen att många prestandaindikatorer för sällsynta jordstyrmotorer kan replikeras genom att noggrant placera ferritmagneter och justera andra aspekter av motordesign. I detta fall ökar motorns vikt endast med cirka 30%, vilket kan vara en liten skillnad jämfört med bilens totala vikt.
Trots dessa huvudvärk har bilföretag fortfarande många skäl att överge sällsynta jordartselement, förutsatt att de kan göra det. Värdet på hela den sällsynta jordartsmarknaden liknar äggmarknaden i USA, och teoretiskt sett kan sällsynta jordelement brytas, bearbetas och omvandlas till magneter över hela världen, men i verkligheten presenterar dessa processer många utmaningar.
Mineralanalytiker och den populära sällsynta jordartsobservationsbloggaren Thomas Krumer sa: ”Detta är en industri på 10 miljarder dollar, men värdet på produkter som skapas varje år varierar från $ 2 biljoner till 3 biljoner dollar, vilket är en enorm spak. Detsamma gäller för bilar. Även om de bara innehåller några kilogram av detta ämne, betyder det att bilar inte längre kan köra om du inte är villig att utforma hela motorn
USA och Europa försöker diversifiera denna leveranskedja. Kaliforniens sällsynta jordartsgruvor, som stängdes i början av 2000 -talet, har nyligen öppnat igen och levererar för närvarande 15% av världens sällsynta jordartsresurser. I USA måste myndigheter (särskilt försvarsdepartementet) tillhandahålla kraftfulla magneter för utrustning som flygplan och satelliter, och de är entusiastiska över att investera i leveranskedjor inhemskt och i regioner som Japan och Europa. Men med tanke på kostnader, nödvändig teknik och miljöfrågor är detta en långsam process som kan pågå i flera år eller till och med decennier.
Posttid: maj-11-2023