Kvůli problémům s dodavatelským řetězcem a životním prostředím oddělení pohonných jednotek společnosti Tesla usilovně pracuje na odstranění magnetů vzácných zemin z motorů a hledá alternativní řešení.
Tesla ještě nevynalezla zcela nový materiál magnetů, takže si může vystačit se stávající technologií, nejspíše s použitím levného a snadno vyrobitelného feritu.
Pečlivým umístěním feritových magnetů a nastavením dalších aspektů konstrukce motoru, mnoho ukazatelů výkonuvzácná zeměhnací motory lze replikovat.V tomto případě se hmotnost motoru zvýší pouze o cca 30 %, což může být malý rozdíl oproti celkové hmotnosti vozu.
4. Nové materiály magnetů musí mít následující tři základní charakteristiky: 1) musí mít magnetismus;2) Pokračujte v udržování magnetismu v přítomnosti jiných magnetických polí;3) Odolává vysokým teplotám.
Podle Tencent Technology News výrobce elektromobilů Tesla prohlásil, že prvky vzácných zemin již nebudou používat v jeho automobilových motorech, což znamená, že inženýři Tesly budou muset plně popustit uzdu své kreativitě při hledání alternativních řešení.
Minulý měsíc Elon Musk vydal „Třetí část hlavního plánu“ na akci Tesla Investor Day.Mezi nimi je malý detail, který způsobil senzaci na poli fyziky.Colin Campbell, vedoucí pracovník v oddělení pohonných jednotek společnosti Tesla, oznámil, že jeho tým odstraňuje magnety ze vzácných zemin z motorů kvůli problémům s dodavatelským řetězcem a výraznému negativnímu dopadu výroby magnetů vzácných zemin.
K dosažení tohoto cíle představil Campbell dva snímky zahrnující tři záhadné materiály chytře označené jako vzácná zemina 1, vzácná zemina 2 a vzácná zemina 3. První snímek představuje současnou situaci Tesly, kde je množství vzácných zemin používaných společností v každém vozidle se pohybuje od půl kilogramu do 10 gramů.Na druhém snímku bylo použití všech prvků vzácných zemin sníženo na nulu.
Pro magnetology, kteří studují magickou sílu generovanou elektronickým pohybem v určitých materiálech, je identita vzácné zeminy 1 snadno rozpoznatelná, což je neodym.Když se tento kov přidá k běžným prvkům, jako je železo a bór, může pomoci vytvořit silné, vždy zapnuté magnetické pole.Ale jen málo materiálů má tuto kvalitu a ještě méně prvků vzácných zemin generuje magnetická pole, která mohou rozpohybovat vozy Tesla vážící přes 2000 kilogramů, stejně jako mnoho dalších věcí od průmyslových robotů po stíhačky.Pokud Tesla plánuje odstranit neodym a další prvky vzácných zemin z motoru, který magnet místo toho použije?
Pro fyziky je jedna věc jistá: Tesla nevynalezl zcela nový typ magnetického materiálu.Andy Blackburn, výkonný viceprezident pro strategii společnosti NIron Magnets, řekl: "Za více než 100 let budeme mít možná jen několik příležitostí k získání nových obchodních magnetů."NIron Magnets je jedním z mála startupů, které se snaží chopit se příští příležitosti.
Blackburn a další se domnívají, že je pravděpodobnější, že se Tesla rozhodla vystačit s mnohem méně silným magnetem.Mezi mnoha možnostmi je nejzřetelnějším kandidátem ferit: keramika složená ze železa a kyslíku smíchaná s malým množstvím kovu, jako je stroncium.Je levná a jednoduchá na výrobu a od 50. let se tímto způsobem vyrábí dveře ledniček po celém světě.
Ale pokud jde o objem, magnetismus feritu je pouze desetinový magnetismus neodymových magnetů, což vyvolává nové otázky.Generální ředitel Tesly Elon Musk byl vždy známý tím, že je nekompromisní, ale pokud má Tesla přejít na ferit, zdá se, že je třeba udělat nějaké ústupky.
Je snadné uvěřit, že baterie jsou silou elektrických vozidel, ale ve skutečnosti je to elektromagnetické řízení, které pohání elektrická vozidla.Není náhodou, že jak společnost Tesla, tak magnetická jednotka „Tesla“ jsou pojmenovány po stejné osobě.Když elektrony proudí cívkami v motoru, generují elektromagnetické pole, které pohání opačnou magnetickou sílu, což způsobuje otáčení hřídele motoru s koly.
Pro zadní kola vozů Tesla tyto síly zajišťují motory s permanentními magnety, podivným materiálem se stabilním magnetickým polem a bez přívodu proudu, díky chytrému roztočení elektronů kolem atomů.Tesla začala přidávat tyto magnety do automobilů teprve před pěti lety, aby prodloužila dojezd a zvýšil točivý moment bez upgradu baterie.Předtím společnost používala indukční motory vyrobené kolem elektromagnetů, které generují magnetismus spotřebou elektřiny.Modely vybavené předními motory stále používají tento režim.
Teslovo rozhodnutí opustit vzácné zeminy a magnety se zdá trochu zvláštní.Automobilky jsou často posedlé efektivitou, zejména v případě elektromobilů, kde se stále snaží řidiče přesvědčit, aby překonali strach z dojezdu.Ale jak výrobci automobilů začínají rozšiřovat rozsah výroby elektrických vozidel, mnoho projektů, které byly dříve považovány za příliš neefektivní, se znovu objevuje.
To přimělo výrobce automobilů, včetně společnosti Tesla, k výrobě více automobilů pomocí lithium-železo fosfátových (LFP) baterií.Ve srovnání s bateriemi obsahujícími prvky jako kobalt a nikl mají tyto modely často kratší dosah.Jedná se o starší technologii s větší hmotností a nižší skladovací kapacitou.V současnosti má Model 3 poháněný nízkorychlostním pohonem dojezd 272 mil (přibližně 438 kilometrů), zatímco vzdálený Model S vybavený pokročilejšími bateriemi může dosáhnout 400 mil (640 kilometrů).Použití lithium-železofosfátové baterie však může být rozumnější obchodní volbou, protože se vyhne použití dražších a dokonce i politicky rizikových materiálů.
Je však nepravděpodobné, že by Tesla jednoduše nahradila magnety něčím horším, jako je ferit, aniž by provedla jakékoli další změny.Fyzik z Uppsalské univerzity Alaina Vishna řekl: „Ve svém autě budete vozit obrovský magnet.Elektromotory jsou naštěstí poměrně složité stroje s mnoha dalšími součástmi, které lze teoreticky přeskupit, aby se snížil dopad použití slabších magnetů.
V počítačových modelech materiální společnost Proterial nedávno zjistila, že mnoho výkonnostních ukazatelů pohonných motorů ze vzácných zemin lze replikovat pečlivým umístěním feritových magnetů a úpravou dalších aspektů konstrukce motoru.V tomto případě se hmotnost motoru zvýší pouze o cca 30 %, což může být malý rozdíl oproti celkové hmotnosti vozu.
Navzdory těmto bolestem hlavy mají automobilky stále mnoho důvodů, proč opustit prvky vzácných zemin, pokud tak mohou učinit.Hodnota celého trhu se vzácnými zeminami je podobná jako na trhu s vejci ve Spojených státech a teoreticky lze prvky vzácných zemin těžit, zpracovávat a převádět na magnety po celém světě, ale ve skutečnosti tyto procesy představují mnoho výzev.
Analytik nerostů a populární blogger zabývající se pozorováním vzácných zemin Thomas Krumer řekl: „Jedná se o odvětví v hodnotě 10 miliard dolarů, ale hodnota produktů vytvořených každý rok se pohybuje od 2 bilionů do 3 bilionů dolarů, což je obrovská páka.To samé platí pro auta.I když obsahují jen několik kilogramů této látky, jejich odstranění znamená, že auta již nemohou jezdit, pokud nejste ochotni přepracovat celý motor.
Spojené státy a Evropa se snaží tento dodavatelský řetězec diverzifikovat.Kalifornské doly na vzácné zeminy, které byly uzavřeny na počátku 21. století, byly nedávno znovu otevřeny a v současnosti zásobují 15 % světových zdrojů vzácných zemin.Ve Spojených státech potřebují vládní agentury (zejména ministerstvo obrany) poskytnout silné magnety pro zařízení, jako jsou letadla a satelity, a jsou nadšené z investic do dodavatelských řetězců doma i v regionech, jako je Japonsko a Evropa.Ale vzhledem k nákladům, požadované technologii a ekologickým problémům se jedná o pomalý proces, který může trvat několik let nebo dokonce desetiletí.
Čas odeslání: 11. května 2023