På grund af forsyningskæden og miljøproblemer arbejder Teslas drivlinjeafdeling hårdt på at fjerne sjældne jordarters magneter fra motorer og leder efter alternative løsninger.
Tesla har endnu ikke opfundet et helt nyt magnetmateriale, så det kan nøjes med eksisterende teknologi, højst sandsynligt ved hjælp af billig og let fremstillet ferrit.
Ved omhyggeligt at placere ferritmagneter og justere andre aspekter af motordesign, mange ydelsesindikatorer forsjælden jorddrivmotorer kan replikeres.I dette tilfælde stiger 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) Fortsæt med at opretholde magnetisme i nærvær af andre magnetiske felter;3) Kan modstå høje temperaturer.
Ifølge Tencent Technology News har elbilproducenten Tesla udtalt, at sjældne jordarters elementer ikke længere vil blive brugt i deres bilmotorer, hvilket betyder, at Teslas ingeniører bliver nødt til fuldt ud at slippe deres kreativitet løs i at finde alternative løsninger.
I sidste måned udgav Elon Musk "Tredje del af masterplanen" ved Tesla Investor Day-begivenheden.Blandt dem er der en lille detalje, der har vakt en sensation inden for fysik.Colin Campbell, en topchef i Teslas drivlinjeafdeling, meddelte, at hans team fjerner sjældne jordarters magneter fra motorer på grund af forsyningskædeproblemer og den betydelige negative virkning af at producere sjældne jordarters magneter.
For at nå dette mål præsenterede Campbell to lysbilleder, der involverede tre mystiske materialer, smart mærket som sjældne jordarter 1, sjældne jordarter 2 og sjældne jordarter 3. Det første dias repræsenterer Teslas nuværende situation, hvor mængden af sjældne jordarter brugt af virksomheden i hvert køretøj varierer fra et halvt kilogram til 10 gram.På det andet dias er brugen af alle sjældne jordarters elementer blevet reduceret til nul.
For magnetologer, der studerer den magiske kraft, der genereres af elektronisk bevægelse i visse materialer, er identiteten af sjældne jordarter 1 let genkendelig, som er neodym.Når det tilføjes til almindelige elementer som jern og bor, kan dette metal hjælpe med at skabe et stærkt, altid på magnetisk felt.Men få materialer har denne kvalitet, og endnu færre sjældne jordarters elementer genererer magnetiske felter, der kan flytte Tesla-biler, der vejer over 2000 kilo, samt mange andre ting fra industrirobotter til kampfly.Hvis Tesla planlægger at fjerne neodym og andre sjældne jordarters elementer fra motoren, hvilken magnet vil den så bruge i stedet?
For fysikere er én ting sikkert: 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 meget mindre kraftig magnet.Blandt mange muligheder er den mest oplagte kandidat ferrit: en keramik bestående af jern og oxygen blandet med en lille mængde metal såsom strontium.Det er både billigt og nemt at fremstille, og siden 1950'erne er køleskabsdøre verden over blevet fremstillet på denne måde.
Men volumenmæssigt er ferritens magnetisme kun en tiendedel af neodymmagneterne, hvilket rejser nye spørgsmål.Teslas CEO 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 kraften i elektriske køretøjer, men i virkeligheden er det elektromagnetisk kørsel, der driver elektriske køretøjer.Det er ikke tilfældigt, at både Tesla Company 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 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 spin omkring atomer.Tesla begyndte først at tilføje disse magneter til biler for omkring fem år siden for at udvide 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 træk til at opgive sjældne jordarter og magneter virker lidt mærkeligt.Bilselskaber er ofte besat af effektivitet, især i tilfælde af elektriske køretøjer, hvor de stadig forsøger at overtale bilister til at overvinde deres frygt for rækkevidde.Men efterhånden som bilfabrikanterne begynder at udvide produktionsskalaen af elektriske køretøjer, dukker mange projekter op igen, som tidligere blev anset for at være for ineffektive.
Dette har fået bilproducenterne, herunder Tesla, til at producere flere biler ved hjælp af lithium-jernfosfat-batterier (LFP).Sammenlignet med batterier, der indeholder elementer som kobolt og nikkel, har disse modeller ofte kortere rækkevidde.Dette er en ældre teknologi med større vægt og lavere lagerkapacitet.På nuværende tidspunkt har Model 3 drevet af lavhastighedskraft en rækkevidde på 272 miles (ca. 438 kilometer), mens den fjernbetjente Model S udstyret med mere avancerede batterier kan nå 400 miles (640 kilometer).Brugen af lithiumjernfosfatbatteri 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 erstatter magneter med noget værre, såsom ferrit, uden at foretage andre ændringer.Fysiker Alaina Vishna ved Universitetet i Uppsala sagde: "Du vil bære en enorm magnet i din bil.Heldigvis er elektriske motorer ret komplekse maskiner med mange andre komponenter, der teoretisk kan omarrangeres for at reducere virkningen af at bruge svagere magneter.
I computermodeller har materialefirmaet Proterial for nylig fastslået, at mange ydelsesindikatorer for sjældne jordarters drivmotorer kan replikeres ved omhyggeligt at placere ferritmagneter og justere andre aspekter af motordesign.I dette tilfælde stiger motorens vægt kun med omkring 30 %, hvilket kan være en lille forskel i forhold til bilens samlede vægt.
På trods af disse hovedpine har bilselskaber stadig mange grunde til at opgive sjældne jordarters elementer, forudsat at de kan gøre det.Værdien af hele markedet for sjældne jordarter ligner værdien på ægmarkedet i USA, og teoretisk set kan sjældne jordarters grundstoffer udvindes, bearbejdes og omdannes til magneter verden over, men i virkeligheden giver disse processer mange udfordringer.
Mineralanalytiker og populær sjældne jordarters observationsblogger Thomas Krumer sagde: "Dette er en industri på 10 milliarder dollars, men værdien af produkter, der skabes hvert år, varierer fra 2 billioner til 3 billioner dollars, hvilket er en enorm løftestang.Det samme gælder for biler.Selvom de kun indeholder nogle få kilo af dette stof, betyder det at fjerne dem, at biler ikke længere kan køre, medmindre du er villig til at redesigne hele motoren
USA og Europa forsøger at diversificere denne forsyningskæde.Minerne med sjældne jordarter i Californien, som blev lukket i begyndelsen af det 21. århundrede, er for nylig genåbnet og leverer i øjeblikket 15 % af verdens sjældne jordarters ressourcer.I USA skal offentlige myndigheder (især forsvarsministeriet) levere kraftige magneter til udstyr som flyvemaskiner og satellitter, og de er begejstrede for at investere i forsyningskæder på hjemmemarkedet 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.
Indlægstid: maj-11-2023