På grund af problemer med forsyningskæden og miljøet arbejder Teslas drivlinjeafdeling hårdt på at fjerne sjældne jordartsmagneter fra motorer og leder efter alternative løsninger.
Tesla har endnu ikke opfundet et helt nyt magnetmateriale, så de kan muligvis nøjes med eksisterende teknologi, sandsynligvis ved hjælp af billig og letfremstillet ferrit.
Ved omhyggeligt at placere ferritmagneter og justere andre aspekter af motordesignet, kan mange ydelsesindikatorersjældne jordarterDrivmotorer kan replikeres. I dette tilfælde øges motorens vægt kun med omkring 30 %, hvilket kan være en lille forskel i forhold til bilens samlede vægt.
4. Nye magnetmaterialer skal have følgende tre grundlæggende egenskaber: 1) de skal have magnetisme; 2) Fortsætte med at opretholde magnetisme i nærvær af andre magnetfelter; 3) Kan modstå høje temperaturer.
Ifølge Tencent Technology News har elbilproducenten Tesla udtalt, at sjældne jordarter ikke længere vil blive brugt i deres bilmotorer, hvilket betyder, at Teslas ingeniører bliver nødt til at slippe deres kreativitet løs i at finde alternative løsninger.
Sidste måned offentliggjorde Elon Musk "den tredje del af masterplanen" på Tesla Investor Day-arrangementet. Blandt dem er der en lille detalje, der har skabt furore inden for fysik. Colin Campbell, en ledende direktør i Teslas drivlinjeafdeling, annoncerede, at hans team fjerner sjældne jordartsmagneter fra motorer på grund af problemer i forsyningskæden og den betydelige negative indvirkning, som produktionen af sjældne jordartsmagneter har.
For at nå dette mål præsenterede Campbell to dias, der involverede tre mystiske materialer, der smart er mærket som sjældne jordarter 1, sjældne jordarter 2 og sjældne jordarter 3. Det første dias repræsenterer Teslas nuværende situation, hvor mængden af sjældne jordarter, som virksomheden bruger i hvert køretøj, varierer fra et halvt kilogram til 10 gram. På det andet dias er brugen af alle sjældne jordarter reduceret til nul.
For magnetologer, der studerer den magiske kraft, der genereres af elektronisk bevægelse i visse materialer, er identiteten af sjælden jordart 1 let genkendelig, nemlig neodym. Når dette metal tilsættes almindelige grundstoffer som jern og bor, kan det bidrage til at skabe et stærkt, altid tændt magnetfelt. Men få materialer har denne egenskab, og endnu færre sjældne jordarter genererer magnetfelter, der kan bevæge Tesla-biler, der vejer over 2000 kg, samt mange andre ting fra industrirobotter til jagerfly. Hvis Tesla planlægger at fjerne neodym og andre sjældne jordarter fra motoren, hvilken magnet vil de så bruge i stedet?
For fysikere er én ting sikker: Tesla opfandt ikke en helt ny type magnetisk materiale. Andy Blackburn, Executive Vice President of Strategy hos NIron Magnets, sagde: "Om over 100 år har vi måske kun få muligheder for at erhverve nye forretningsmagneter." NIron Magnets er en af de få startups, der forsøger at gribe den næste mulighed.
Blackburn og andre mener, at det er mere sandsynligt, at Tesla har besluttet at nøjes med en langt mindre kraftig magnet. Blandt mange muligheder er den mest oplagte kandidat ferrit: en keramik bestående af jern og ilt blandet med en lille mængde metal såsom strontium. Det er både billigt og nemt at fremstille, og siden 1950'erne er køleskabslåger verden over blevet fremstillet på denne måde.
Men hvad angår volumen, er ferrits magnetisme kun en tiendedel af neodymmagneters, hvilket rejser nye spørgsmål. Teslas administrerende direktør, Elon Musk, har altid været kendt for at være kompromisløs, men hvis Tesla skal skifte til ferrit, ser det ud til, at der skal gives nogle indrømmelser.
Det er let at tro, at batterier er drivkraften i elbiler, men i virkeligheden er det elektromagnetisk kørsel, der driver elbiler. Det er ikke tilfældigt, at både Tesla og den magnetiske enhed "Tesla" er opkaldt efter den samme person. Når elektroner strømmer gennem spolerne i en motor, genererer de et elektromagnetisk felt, der driver den modsatte magnetiske kraft, hvilket får motorens aksel til at rotere sammen med hjulene.
For baghjulene på Tesla-biler leveres disse kræfter af motorer med permanente magneter, et mærkeligt materiale med et stabilt magnetfelt og ingen strømtilførsel takket være elektronernes smarte rotation omkring atomer. Tesla begyndte først at tilføje disse magneter til biler for omkring fem år siden for at forlænge rækkevidden og øge drejningsmomentet uden at opgradere batteriet. Før dette brugte virksomheden induktionsmotorer fremstillet omkring elektromagneter, som genererer magnetisme ved at forbruge elektricitet. De modeller, der er udstyret med frontmotorer, bruger stadig denne tilstand.
Teslas beslutning om at droppe sjældne jordarter og magneter virker lidt mærkelig. Bilproducenter er ofte besatte af effektivitet, især i tilfælde af elbiler, hvor de stadig forsøger at overtale bilister til at overvinde deres frygt for rækkevidde. Men i takt med at bilproducenter begynder at udvide produktionsskalaen af elbiler, dukker mange projekter, der tidligere blev anset for at være for ineffektive, op igen.
Dette har fået bilproducenter, herunder Tesla, til at producere flere biler ved hjælp af lithium-jernfosfat (LFP)-batterier. Sammenlignet med batterier, der indeholder elementer som kobolt og nikkel, har disse modeller ofte en kortere rækkevidde. Dette er en ældre teknologi med større vægt og lavere lagerkapacitet. I øjeblikket har Model 3, der drives af lavhastighedsstrøm, en rækkevidde på cirka 438 kilometer, mens den fjernstyrede Model S udstyret med mere avancerede batterier kan nå 640 kilometer. Brugen af lithium-jernfosfat-batterier kan dog være et mere fornuftigt forretningsvalg, fordi man undgår brugen af dyrere og endda politisk risikable materialer.
Det er dog usandsynligt, at Tesla blot vil erstatte magneter med noget værre, såsom ferrit, uden at foretage andre ændringer. Fysikeren Alaina Vishna fra Uppsala Universitet sagde: "Du vil have en enorm magnet i din bil. Heldigvis er elmotorer ret komplekse maskiner med mange andre komponenter, der teoretisk set kan omarrangeres for at reducere virkningen af at bruge svagere magneter."
I computermodeller har materialevirksomheden Proterial for nylig fastslået, at mange ydelsesindikatorer for sjældne jordartsmotorer kan replikeres ved omhyggeligt at placere ferritmagneter og justere andre aspekter af motordesignet. I dette tilfælde øges motorens vægt kun med omkring 30 %, hvilket kan være en lille forskel i forhold til bilens samlede vægt.
Trods disse hovedpiner har bilproducenter stadig mange grunde til at opgive sjældne jordarter, forudsat at de kan gøre det. Værdien af hele markedet for sjældne jordarter svarer til værdien af ægmarkedet i USA, og teoretisk set kan sjældne jordarter udvindes, forarbejdes og omdannes til magneter på verdensplan, men i virkeligheden præsenterer disse processer mange udfordringer.
Mineralanalytiker og populær blogger inden for sjældne jordarter, Thomas Krumer, udtalte: "Dette er en industri på 10 milliarder dollars, men værdien af de produkter, der skabes hvert år, varierer fra 2 til 3 billioner dollars, hvilket er en enorm løftestang. Det samme gælder for biler. Selv hvis de kun indeholder et par kilogram af dette stof, betyder det at fjerne dem, at biler ikke længere kan køre, medmindre man er villig til at redesigne hele motoren.
USA og Europa forsøger at diversificere denne forsyningskæde. De californiske miner for sjældne jordarter, som blev lukket i begyndelsen af det 21. århundrede, er for nylig genåbnet og leverer i øjeblikket 15 % af verdens sjældne jordartsressourcer. I USA har offentlige myndigheder (især forsvarsministeriet) brug for at levere kraftige magneter til udstyr som fly og satellitter, og de er entusiastiske over at investere i forsyningskæder både nationalt og i regioner som Japan og Europa. Men i betragtning af omkostninger, nødvendig teknologi og miljøproblemer er dette en langsom proces, der kan vare i flere år eller endda årtier.
Udsendelsestidspunkt: 11. maj 2023