Tesla Motors може розглянути можливість заміни рідкоземельних магнітів на низькоефективні феритові

Через проблеми з ланцюгом постачання та екологічними проблемами підрозділ силових агрегатів Tesla працює над видаленням рідкоземельних магнітів з електродвигунів і шукає альтернативи.

 

Компанія Tesla ще не винайшла повністю новий магнітний матеріал, тому деякий час може використовувати існуючу технологію, швидше за все, використовувати дешеві та прості у виготовленні ферити.

 

Ретельно розташувавши феритові магніти та налаштувавши інші аспекти конструкції двигуна, багато властивостей рідкоземельних двигунів можна відтворити Index. У цьому випадку вага двигуна збільшилася лише приблизно на 30 відсотків, тобто відносно загальної ваги автомобіля.

Різниця може бути невеликою.

Новий магнітний матеріал повинен мати такі три основні характеристики: 1) він повинен бути магнітним: 2) він продовжує залишатися магнітним у присутності інших магнітних полів; 3) Витримує високу температуру.

 

Новини Tencent Technology News, виробник електромобілів Tesla заявив, що двигуни його автомобілів більше не використовуватимуть рідкоземельні елементи, що означає, що інженерам, які смакують Tesla, доведеться розкрити свій творчий потенціал, щоб знайти альтернативи.

 

Минулого місяця на заході Tesla Investor Day Ілон Маск випустив «Генеральний план, частина III». Серед них є маленька деталь, яка викликала ажіотаж у галузі фізики. Колін Кемпбелл, керівник відділу силових агрегатів Tesla, оголосив, що його команда працює над видаленням рідкоземельних магнітів з двигунів через проблеми з ланцюгом поставок і надмірний негативний вплив виробництва рідкоземельних магнітів.

Щоб досягти цього, Кемпбелл представив два слайди з трьома загадковими матеріалами, які були вміло позначені як «Рідкоземельні 1», «Рідкісноземельні 2» та «Рідкісноземельні 3». Перший слайд представляє поточний стан Tesla, яка використовує від півкілограма до 10 грамів у кожному транспортному засобі. На другому слайді кількість використаних рідкоземельних елементів падає до нуля.

 

Для магнетистів, які вивчають магічну силу певних матеріалів, зумовлену рухом електронів, рідкісноземельний елемент 1 легко визначити, тобто неодим. При додаванні до звичайних елементів, таких як залізо та бор, цей метал може допомогти створити сильне, постійно діюче магнітне поле. Але небагато матеріалів мають таку якість, щоб виробляти автомобілі Tesla, які достатньо великі, щоб перемістити шрами вагою понад 2000 кілограмів, а магнітні поля багатьох інших речей, від промислових роботів до винищувачів, містять менше рідкоземельних елементів. Якщо врахувати Тесла

Який магніт використовуватиметься замість неодиму та інших рідкоземельних елементів із двигуна?

 

Для фізиків можна сказати одне: Тесла не винайшов абсолютно новий магнітний матеріал. Енді Блекберн, виконавчий віце-президент зі стратегії NIron Magnetics, сказав: «Через понад 100 років у нас може бути лише кілька можливостей отримати нові комерційні магніти». NIronMagnetics — один із небагатьох стартапів, які намагаються скористатися наступною можливістю.

 

Блекберн та інші вважають, що більш імовірно, що Тесла вирішила використовувати набагато менш потужний магніт. Серед багатьох можливостей найбільш очевидним кандидатом є ферит: кераміка, що складається із заліза та кисню, змішаної з невеликою кількістю металу, наприклад стронцію. Він дешевий і простий у виробництві в усьому світі з 50-х років 20 століття

Таким чином виготовляються двері холодильника.

 

Але за обсягом ферити становлять лише одну десяту магнетизму неодимових магнітів, що викликає нові питання. Перший керівник Tesla Ілон Маск завжди був відомий своєю безкомпромісністю, але якщо Tesla збирається перейти на ферит, здається, вона повинна щось зробити

Деякі поступки. Легко подумати, що батареї – це сила електромобілів, але насправді електромагнетизм рухає електромобілі. Не випадково і компанія Tesla, і магнітна установка «Tesla» названі на честь однієї людини. Коли електрони проходять через дроти в двигуні. Під час обертання вони створюють електромагнітне поле, яке штовхає протилежну магнітну силу, змушуючи вал двигуна обертатися колесами.

Для задніх коліс автомобілів Tesla ці сили забезпечуються електродвигуном із постійним магнітом, який є типом двигуна, який має дивний матеріал, який стабілізує магнітне поле без будь-якого введення струму завдяки геніальному обертанню електронів навколо атомів. Special Sla лише почав додавати ці магніти в автомобілі близько п’яти років тому, щоб подовжити термін служби батареї без оновлення запасу батареї та збільшення крутного моменту. До цього компанія використовувала асинхронні двигуни, виготовлені навколо електромагнітів, через які проходили електромагніти

Магнетизм утворюється при споживанні електроенергії. Ті моделі з переднім розташуванням двигуна все ще використовують цю модель сьогодні.

 

Відмова Tesla від рідкоземельних елементів і магнітів може здатися трохи дивною. Автомобільні компанії часто одержимі сухою ефективністю, особливо у випадку з електромобілями, вони все ще намагаються переконати водіїв подолати свій страх запасу ходу. Але з автовиробниками

Починається розширення виробництва електромобілів, і багато проектів, які раніше вважалися занадто неефективними, знову з'являються.

 

Це спонукало автовиробників, включаючи Tesla, виробляти більше автомобілів, які використовують літій-залізо-фосфатні (LFP) батареї. Батареї, що містять такі елементи, як кобальт і нікель, зазвичай мають менший радіус дії, ніж батареї. Це старіша технологія,

Більша вага та менша місткість. Нинішня Model 3, що працює від низькошвидкісної енергії, має запас ходу 272 милі (приблизно 438 км), тоді як Model S з більш досконалими батареями може досягати 400 миль (640 км). Але застосування літій-залізо-фосфатних акумуляторів може бути розумнішим комерційним вибором, оскільки це дозволяє уникнути використання більш дорогих або навіть екзистенційних акумуляторів. Матеріал політичного ризику.

 

Навряд чи Tesla просто замінить магніти, як-от ферити, на щось гірше, і більше нічого не зміниться. Фізик Упсальського університету Алена Вішна сказала: «Ви будете перевозити величезний шматок магнетизму в автомобільному залізі». На щастя, двигуни є досить складними машинами, що складаються з багатьох інших частин, які теоретично можна переставити в стовпець, щоб пом’якшити вплив використання слабших магнітів.

 

Компанія Proterial нещодавно визначила комп’ютерну модель шляхом ретельного розміщення феритового магніту та регулювання набору двигунів. В інших аспектах багато показників продуктивності рідкоземельних приводних двигунів можна відтворити. У цьому випадку вага двигуна лише при збільшенні приблизно на 30 відсотків різниця може бути невеликою відносно загальної ваги автомобіля.

 

Незважаючи на ці головні болі, у автомобільних компаній є багато причин відмовитися від рідкоземельних елементів, але лише якщо вони це зроблять. Якщо ви можете це зробити. Цінність усього ринку рідкоземельних металів приблизно така ж, як і американського ринку яєць, і теоретично рідкоземельні юані можна видобувати, обробляти та перетворювати на магнетизм по всьому світу, але насправді ці процеси викликають багато проблем.

 

Томас Круммер, аналітик корисних копалин і популярний блогер про рідкісноземельні годинники, сказав: «Це угода на 10 мільярдів доларів, але вартість продукції, що створюється щорічно, становить від 2 до 3 трильйонів доларів, що є величезним важелем. Автомобіль. Також правда, що навіть якщо вони містять лише кілька кілограмів цієї речовини, їх видалення означає, що автомобілі більше не зможуть керувати автомобілем, якщо ви не бажаєте переробити весь двигун».

 

Сполучені Штати та Європа намагаються диверсифікувати цей ланцюг поставок. Каліфорнійські рідкісноземельні шахти, які були закриті на початку 21 століття, нещодавно знову відкрили

Колишнє постачання 15 відсотків рідкісноземельних елементів у світі. У Сполучених Штатах державні установи, особливо міністерство оборони, потребують такого обладнання, як літаки та супутники

Надаючи потужні магніти, вони прагнуть інвестувати в ланцюжки поставок як усередині країни, так і в таких регіонах, як Японія та Європа. Але зважаючи на успіх, це повільний процес, який займає роки чи навіть десятиліття. У той же час попит на вбудовані магніти в інструменти декарбонізації, такі як автомобілі та вітрові турбіни, також зростає.

За даними дослідницького інституту AdamasIntelligence, 12 відсотків рідкісноземельних металів наразі використовуються в електромобілях, а це ринок, що тільки зароджується. У той же час ціни на рідкоземельні метали часто сильно коливаються, і зовнішні компанії часто не можуть передбачити ці фактори

Рівнина.

 

Джим Челіковскі, фізик, який вивчає магнітні матеріали в Техаському університеті в Остіні, сказав, що, підсумовуючи, якщо ви працюєте в галузі, де можна знайти альтернативні продукти, це може бути надзвичайно. Але він сказав, що пошук кращий, ніж ферит. Є багато причин для кращих альтернатив рідкоземельним магнітам. Завдання полягає в тому, щоб знайти матеріал із трьома основними характеристиками: 1) він має бути магнітним; 2) він продовжує бути магнітним у присутності інших магнітних полів; 3) він може витримувати високі температури. Термомагніти більше не магніти.

 

Дослідники дуже добре знають, які хімічні елементи роблять хороші магніти, але існують мільйони потенційних атомних структур. Деякі так звані мисливці за магнітами починають із сотень тисяч можливих матеріалів і відсіюють ті, що містять рідкоземельні елементи, а потім використовують машинне навчання для прогнозування магнітних властивостей матеріалу, що залишився. Наприкінці минулого року Chelikows Key та ін. використав систему для створення нового високомагнітного матеріалу, що містить кобальт. Часто найбільшою проблемою є пошук нових магнітів, які легко виготовити. Вічіна з Упсальського університету пояснив, що деякі нещодавно розроблені магніти, такі як ті, що містять марганець, є перспективними, але нестабільними. В інших випадках вчені знають, що матеріал надзвичайно магнітний, але він не може бути масовим. До них відноситься тетрагоніт, сполука нікелю і заліза, знайдена лише в метеоритах, яка повинна пройти тисячі років повільного охолодження, щоб точно розташувати свої атоми в потрібному стані. У лабораторії тривають спроби просунути процес вперед, але поки що не приносять результатів.

 

Магнітний стартап Niron: скопіюйте все та знайдіть деякі. Компанія стверджує, що теоретично вона виробляє магніти з нітриду заліза порівняно з неодимовими. Але це також летючий матеріал, який важко виготовити та зберегти в бажаній формі. Блекберн сказав, що компанія прогресує, але не може виробляти достатньо потужні магніти для наступного покоління автомобілів Tesla. Першим кроком, за його словами, є використання нового магніту в менших пристроях, таких як звукові системи.

 

Томас Круммер, аналітик гірничої промисловості та популярний блогер про рідкісноземельні годинники, сказав, що незрозуміло, чи підуть інші автовиробники за кроком Tesla щодо відмови від рідкісноземельних елементів. Деякі компанії можуть наполягати на обережному переміщенні національних облікових даних, а інші компанії

Копіювати. Виберіть усе та знайдіть деякі компанії, які використовуватимуть індукцію для переміщення речей Yunshan Zhoukou. Навіть Tesla могла б використовувати кілька грамів рідкоземельних металів на майбутніх автомобілях, розкиданих по таких місцях, як автоматичні склопідйомники, гідропідсилювач керма та склоочисники.

 

На заході Tesla, присвяченому Дню інвесторів, слайд, що порівнював вміст рідкоземельних елементів, фактично порівнював весь автомобіль нинішнього покоління з цілим автомобілем нинішнього покоління. Порівнювали двигуни майбутнього, що могло бути рекламним трюком. Розробляються обхідні шляхи, такі як Tesla. Заміна рідкоземельних матеріалів у двигунах може бути хорошою річчю, але, як каже Круммер, «боюся, що у нас недостатньо часу».

 

КІНЕЦЬ