På grund av försörjningskedjan och miljöfrågor arbetar Teslas drivlinaavdelning hårt för att ta bort sällsynta jordartsmetallmagneter från motorer och letar efter alternativa lösningar.
Tesla har ännu inte uppfunnit ett helt nytt magnetmaterial, så det kan nöja sig med befintlig teknik, med största sannolikhet med hjälp av billig och lätttillverkad ferrit.
Genom att noggrant placera ferritmagneter och justera andra aspekter av motordesign, många prestandaindikatorer påsällsynt jorddrivmotorer kan replikeras.I det här fallet ökar motorns vikt bara 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) Tål höga temperaturer.
Enligt Tencent Technology News har elfordonstillverkaren Tesla uttalat att sällsynta jordartsmetaller inte längre kommer att användas i dess bilmotorer, vilket innebär att Teslas ingenjörer måste släppa loss sin kreativitet fullt ut för att hitta alternativa lösningar.
Förra månaden släppte Elon Musk "Tredje delen av masterplanen" vid Tesla Investor Day-evenemang.Bland dem finns det en liten detalj som har orsakat en sensation inom fysikområdet.Colin Campbell, en ledande befattningshavare på Teslas drivlinaavdelning, meddelade att hans team tar bort sällsynta jordartsmetallmagneter från motorer på grund av problem med leveranskedjan och den betydande negativa effekten av att producera magneter för sällsynta jordartsmetaller.
För att uppnå detta mål presenterade Campbell två bilder som involverade tre mystiska material som smart märkts som sällsynta jordartsmetaller 1, sällsynta jordartsmetaller 2 och sällsynta jordartsmetaller 3. Den första bilden representerar Teslas nuvarande situation, där mängden sällsynta jordartsmetaller som används av företaget i varje fordon varierar från ett halvt kilo till 10 gram.På den andra bilden har användningen av alla sällsynta jordartsmetaller reducerats till noll.
För magnetologer som studerar den magiska kraften som genereras av elektronisk rörelse i vissa material är identiteten för sällsynt jordartsmetall 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 jordartsmetaller genererar magnetfält som kan förflytta Tesla-bilar som väger över 2000 kilogram, liksom många andra saker från industrirobotar till stridsflygplan.Om Tesla planerar att ta bort neodym och andra sällsynta jordartsmetaller från motorn, vilken magnet kommer den att använda istället?
För fysiker är en sak säker: Tesla uppfann inte en helt ny typ av magnetiskt material.Andy Blackburn, Executive Vice President of Strategy på NIron Magnets, sa: "Om över 100 år har vi kanske bara ett fåtal möjligheter att skaffa nya affärsmagneter."NIron Magnets är en av få startups som försöker ta nästa tillfälle.
Blackburn och andra tror att det är mer troligt att Tesla har bestämt sig för att nöja sig med en mycket mindre kraftfull magnet.Bland många möjligheter är den mest uppenbara kandidaten ferrit: en keramik som består av järn och syre, blandad med en liten mängd metall som strontium.Det är både billigt och enkelt att tillverka och sedan 1950-talet har man tillverkat kylskåpsdörrar runt om i världen på detta sätt.
Men volymmässigt är ferritens magnetism bara en tiondel av neodymmagneterna, vilket väcker nya frågor.Teslas vd Elon Musk har alltid varit känd för att vara kompromisslös, men om Tesla ska gå över till ferrit verkar det som att vissa eftergifter måste göras.
Det är lätt att tro att batterier är kraften i elfordon, men i verkligheten är det elektromagnetisk körning som driver elfordon.Det är ingen slump att både Tesla Company och magnetenheten "Tesla" är uppkallade efter samma person.När elektroner strömmar genom spolarna i en motor genererar de ett elektromagnetiskt fält som driver den motsatta magnetiska kraften, vilket gör att motorns axel roterar med hjulen.
För bakhjulen på Tesla-bilar tillhandahålls dessa krafter av motorer med permanentmagneter, ett konstigt material med ett stabilt magnetfält och ingen strömingång, tack vare elektronernas smarta spinn runt atomer.Tesla började lägga till dessa magneter till bilar först för ungefär fem år sedan, för att utöka räckvidden och öka vridmomentet utan att uppgradera batteriet.Dessförinnan använde företaget induktionsmotorer tillverkade kring elektromagneter, som genererar magnetism genom att förbruka elektricitet.De modeller som är utrustade med frontmotorer använder fortfarande detta läge.
Teslas drag att överge sällsynta jordartsmetaller och magneter verkar lite konstigt.Bilföretag är ofta besatta av effektivitet, särskilt när det gäller elfordon, där de fortfarande försöker övertala förare att övervinna sin rädsla för räckvidd.Men när biltillverkarna börjar utöka produktionsskalan av elfordon, dyker många projekt som tidigare ansågs för ineffektiva upp igen.
Detta har fått biltillverkarna, inklusive Tesla, att tillverka 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 låghastighetskraft en räckvidd på 272 miles (cirka 438 kilometer), medan den fjärrstyrda Model S utrustad med mer avancerade batterier kan nå 400 miles (640 kilometer).Användningen av litiumjärnfosfatbatteri kan dock vara ett vettigare affärsval, eftersom det undviker användningen av dyrare och till och med politiskt riskfyllda material.
Det är dock osannolikt att Tesla helt enkelt byter ut magneter med något värre, som ferrit, utan att göra några andra ändringar.Fysikern Alaina Vishna vid Uppsala universitet sa: "Du kommer att bära en enorm magnet i din bil.Lyckligtvis är elmotorer ganska komplexa maskiner med många andra komponenter som teoretiskt kan omarrangeras för att minska effekten av att använda svagare magneter.
I datormodeller fastställde materialföretaget Proterial nyligen att många prestandaindikatorer för drivmotorer med sällsynta jordartsmetaller kan replikeras genom att noggrant placera ferritmagneter och justera andra aspekter av motordesign.I det här fallet ökar motorns vikt bara med cirka 30 %, vilket kan vara en liten skillnad jämfört med bilens totala vikt.
Trots denna huvudvärk har bilföretagen fortfarande många skäl att överge sällsynta jordartsmetaller, förutsatt att de kan göra det.Värdet på hela marknaden för sällsynta jordartsmetaller liknar det på äggmarknaden i USA, och teoretiskt sett kan sällsynta jordartsmetaller brytas, bearbetas och omvandlas till magneter över hela världen, men i verkligheten innebär dessa processer många utmaningar.
Mineralanalytikern och den populära bloggaren för observation av sällsynta jordartsmetaller 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 hävstång.Detsamma gäller bilar.Även om de bara innehåller några kilogram av detta ämne, innebär att ta bort dem att bilar inte längre kan köras om du inte är villig att designa om hela motorn
USA och Europa försöker diversifiera denna leveranskedja.Kaliforniens sällsynta jordartsgruvor, som stängdes i början av 2000-talet, har nyligen öppnat igen och försörjer för närvarande 15 % av världens sällsynta jordartsmetaller.I USA behöver statliga myndigheter (särskilt försvarsdepartementet) tillhandahålla kraftfulla magneter för utrustning som flygplan och satelliter, och de är entusiastiska över att investera i försörjningskedjor på hemmaplan 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 årtionden.
Posttid: 11 maj 2023