Kvôli problémom dodávateľského reťazca a životného prostredia oddelenie pohonných jednotiek spoločnosti Tesla tvrdo pracuje na odstránení magnetov zo vzácnych zemín z motorov a hľadá alternatívne riešenia.
Tesla ešte nevynašla úplne nový materiál magnetov, takže si môže vystačiť s existujúcou technológiou, s najväčšou pravdepodobnosťou s použitím lacného a ľahko vyrobeného feritu.
Starostlivým umiestnením feritových magnetov a nastavením ďalších aspektov konštrukcie motora, mnoho ukazovateľov výkonuvzácnych zemínhnacie motory je možné replikovať. V tomto prípade sa hmotnosť motora zvýši len o cca 30 %, čo môže byť malý rozdiel v porovnaní s celkovou hmotnosťou auta.
4. Nové materiály magnetov musia mať tieto tri základné charakteristiky: 1) musia mať magnetizmus; 2) Pokračujte v udržiavaní magnetizmu v prítomnosti iných magnetických polí; 3) Odoláva vysokým teplotám.
Podľa Tencent Technology News výrobca elektrických vozidiel Tesla uviedol, že prvky vzácnych zemín už nebudú používať v jeho motoroch áut, čo znamená, že inžinieri Tesly budú musieť naplno popustiť uzdu svojej kreativite pri hľadaní alternatívnych riešení.
Minulý mesiac Elon Musk zverejnil „Tretiu časť hlavného plánu“ na podujatí Tesla Investor Day. Medzi nimi je malý detail, ktorý spôsobil senzáciu na poli fyziky. Colin Campbell, vedúci pracovník oddelenia pohonných jednotiek spoločnosti Tesla, oznámil, že jeho tím odstraňuje magnety vzácnych zemín z motorov kvôli problémom s dodávateľským reťazcom a výraznému negatívnemu vplyvu výroby magnetov vzácnych zemín.
Na dosiahnutie tohto cieľa Campbell predstavil dve snímky zahŕňajúce tri tajomné materiály šikovne označené ako vzácna zemina 1, vzácna zemina 2 a vzácna zemina 3. Prvá snímka predstavuje súčasnú situáciu spoločnosti Tesla, kde množstvo vzácnych zemín, ktoré spoločnosť používa v každom vozidle sa pohybuje od pol kilogramu do 10 gramov. Na druhej snímke sa využitie všetkých prvkov vzácnych zemín znížilo na nulu.
Pre magnetológov, ktorí študujú magickú silu generovanú elektronickým pohybom v určitých materiáloch, je identita vzácnej zeminy 1 ľahko rozpoznateľná, ktorou je neodým. Keď sa tento kov pridá k bežným prvkom, ako je železo a bór, môže pomôcť vytvoriť silné, vždy zapnuté magnetické pole. Ale len málo materiálov má túto kvalitu a ešte menej prvkov vzácnych zemín generuje magnetické polia, ktoré môžu pohybovať automobilmi Tesla s hmotnosťou nad 2000 kilogramov, ako aj mnohými ďalšími vecami od priemyselných robotov až po stíhačky. Ak Tesla plánuje odstrániť neodým a iné prvky vzácnych zemín z motora, ktorý magnet použije namiesto toho?
Pre fyzikov je jedna vec istá: Tesla nevynašiel úplne nový typ magnetického materiálu. Andy Blackburn, výkonný viceprezident pre stratégiu spoločnosti NIron Magnets, povedal: „Za viac ako 100 rokov budeme mať možno len niekoľko príležitostí na získanie nových obchodných magnetov.“ NIron Magnets je jedným z mála startupov, ktoré sa snažia využiť ďalšiu príležitosť.
Blackburn a ďalší sa domnievajú, že je pravdepodobnejšie, že sa Tesla rozhodla vystačiť si s oveľa menej silným magnetom. Spomedzi mnohých možností je najzrejmejším kandidátom ferit: keramika zložená zo železa a kyslíka zmiešaná s malým množstvom kovu, ako je stroncium. Je lacný aj nenáročný na výrobu a od 50. rokov 20. storočia sa týmto spôsobom vyrábajú dvierka chladničiek po celom svete.
Ale pokiaľ ide o objem, magnetizmus feritu je len desatinou magnetizmu neodýmových magnetov, čo vyvoláva nové otázky. Generálny riaditeľ spoločnosti Tesla Elon Musk bol vždy známy tým, že je nekompromisný, ale ak má Tesla prejsť na ferit, zdá sa, že musí urobiť nejaké ústupky.
Je ľahké uveriť, že batérie sú silou elektrických vozidiel, ale v skutočnosti je to elektromagnetická jazda, ktorá poháňa elektrické vozidlá. Nie je náhoda, že spoločnosť Tesla a magnetická jednotka „Tesla“ sú pomenované po tej istej osobe. Keď elektróny prúdia cez cievky v motore, vytvárajú elektromagnetické pole, ktoré poháňa opačnú magnetickú silu, čo spôsobuje, že hriadeľ motora sa otáča spolu s kolesami.
Pre zadné kolesá áut Tesla tieto sily zabezpečujú motory s permanentnými magnetmi, zvláštny materiál so stabilným magnetickým poľom a bez prívodu prúdu, vďaka šikovnému točeniu elektrónov okolo atómov. Tesla začala pridávať tieto magnety do áut asi pred piatimi rokmi, aby predĺžila dojazd a zvýšil krútiaci moment bez modernizácie batérie. Predtým spoločnosť používala indukčné motory vyrábané okolo elektromagnetov, ktoré generujú magnetizmus spotrebou elektriny. Modely vybavené prednými motormi stále používajú tento režim.
Teslov krok opustiť vzácne zeminy a magnety sa zdá byť trochu zvláštny. Automobilky sú často posadnuté efektívnosťou, najmä v prípade elektrických vozidiel, kde sa stále snažia presvedčiť vodičov, aby prekonali strach z dojazdu. Ale ako výrobcovia automobilov začínajú rozširovať rozsah výroby elektrických vozidiel, mnohé projekty, ktoré boli predtým považované za príliš neefektívne, sa znovu objavujú.
To prinútilo výrobcov automobilov, vrátane spoločnosti Tesla, vyrábať viac áut pomocou lítium-železofosfátových (LFP) batérií. V porovnaní s batériami obsahujúcimi prvky ako kobalt a nikel majú tieto modely často kratší dosah. Ide o staršiu technológiu s väčšou hmotnosťou a nižšou úložnou kapacitou. V súčasnosti má Model 3 poháňaný nízkorýchlostným pohonom dojazd 272 míľ (približne 438 kilometrov), zatiaľ čo vzdialený Model S vybavený pokročilejšími batériami môže dosiahnuť 400 míľ (640 kilometrov). Použitie lítium-železofosfátovej batérie však môže byť rozumnejšou obchodnou voľbou, pretože sa vyhne použitiu drahších a dokonca aj politicky rizikových materiálov.
Je však nepravdepodobné, že by Tesla jednoducho nahradila magnety niečím horším, ako je ferit, bez akýchkoľvek ďalších zmien. Fyzik Alaina Vishna z univerzity v Uppsale povedal: „V aute budete nosiť obrovský magnet. Elektromotory sú našťastie pomerne zložité stroje s mnohými ďalšími komponentmi, ktoré sa dajú teoreticky preusporiadať, aby sa znížil vplyv používania slabších magnetov.
V počítačových modeloch materiálová spoločnosť Proterial nedávno zistila, že mnohé ukazovatele výkonu pohonných motorov vzácnych zemín možno replikovať starostlivým umiestnením feritových magnetov a úpravou ďalších aspektov konštrukcie motora. V tomto prípade sa hmotnosť motora zvýši len o cca 30 %, čo môže byť malý rozdiel v porovnaní s celkovou hmotnosťou auta.
Napriek týmto bolestiam hlavy majú automobilky stále veľa dôvodov na to, aby sa vzdali prvkov vzácnych zemín, za predpokladu, že tak môžu urobiť. Hodnota celého trhu so vzácnymi zeminami je podobná ako na trhu s vajcami v Spojených štátoch a teoreticky možno prvky vzácnych zemín ťažiť, spracovávať a premieňať na magnety na celom svete, ale v skutočnosti tieto procesy predstavujú veľa výziev.
Analytik nerastov a populárny blogger o pozorovaní vzácnych zemín Thomas Krumer povedal: „Ide o odvetvie s 10 miliardami dolárov, ale hodnota produktov vytvorených každý rok sa pohybuje od 2 biliónov do 3 biliónov dolárov, čo je obrovská páka. To isté platí pre autá. Aj keď obsahujú len niekoľko kilogramov tejto látky, ich odstránenie znamená, že autá už nemôžu jazdiť, pokiaľ nie ste ochotní prerobiť celý motor.
Spojené štáty a Európa sa snažia tento dodávateľský reťazec diverzifikovať. Kalifornské bane na vzácne zeminy, ktoré boli zatvorené začiatkom 21. storočia, sa nedávno znovu otvorili a v súčasnosti zásobujú 15 % svetových zdrojov vzácnych zemín. V Spojených štátoch musia vládne agentúry (najmä ministerstvo obrany) poskytnúť silné magnety pre zariadenia, ako sú lietadlá a satelity, a sú nadšení z investovania do dodávateľských reťazcov na domácom trhu av regiónoch, ako je Japonsko a Európa. Ale vzhľadom na náklady, požadovanú technológiu a environmentálne problémy je to pomalý proces, ktorý môže trvať niekoľko rokov alebo dokonca desaťročí.
Čas odoslania: 11. máj 2023