Tesla Motors může zvážit výměnu magnetů vzácných zemin za nízkovýkonné ferity

Kvůli problémům s dodavatelským řetězcem a ekologickým problémům pracuje divize pohonných jednotek společnosti Tesla na odstranění magnetů vzácných zemin z elektromotorů a hledá alternativy.

 

Tesla ještě nevynalezla zcela nový materiál magnetů, takže může nějakou dobu používat stávající technologii, s největší pravděpodobností bude používat levné a snadno vyrobitelné ferity.

 

Pečlivým umístěním feritových magnetů a úpravou dalších aspektů konstrukce motoru lze mnoho vlastností motorů poháněných vzácnými zeminami replikovat Index. V tomto případě se hmotnost motoru zvýšila pouze asi o 30 procent, což je v poměru k celkové hmotnosti vozu.

Rozdíl může být malý.

Nový materiál magnetu musí mít následující tři základní charakteristiky: 1) musí být magnetický: 2) musí být magnetický i v přítomnosti jiných magnetických polí; 3) Odolává vysoké teplotě.

 

Novinky Tencent Technology News, výrobce elektromobilů Tesla uvedl, že jeho automobilové motory již nebudou používat prvky vzácných zemin, což znamená, že inženýři, kteří ochutnají Teslu, budou muset popustit uzdu své kreativitě, aby našli alternativy.

 

Minulý měsíc, na akci Tesla's Investor Day, Elon Musk vydal „Master Plan Part III“. Mezi nimi je Malý detail způsobil rozruch na poli fyziky. Colin Campbell, výkonný ředitel divize pohonných jednotek společnosti Tesla, oznámil, že jeho tým pracuje na odstranění magnetů vzácných zemin z motorů kvůli problémům s dodavatelským řetězcem a nadměrnému negativnímu dopadu výroby magnetů vzácných zemin.

Aby toho dosáhl, Campbell představil dva snímky zahrnující tři záhadné materiály, které byly chytře označeny jako For rare earth 1, rare earth 2 a rare earth 3. První snímek představuje současný stav Tesly, která používá od půl kilogramu do 10 gramů v každé vozidlo. Na druhém snímku klesne počet použitých prvků vzácných zemin na nulu.

 

Pro magnetisty, kteří studují magickou sílu určitých materiálů v důsledku pohybu elektronů, je identita vzácné zeminy 1 snadno identifikovatelná, to je neodym. Když se tento kov přidá k běžným prvkům, jako je železo a bór, může pomoci vytvořit silné, stále zapnuté magnetické pole. Ale jen málo materiálů má tuto kvalitu, protože vyrábí vozy Tesla, které jsou dostatečně velké na to, aby přemístily více než 2,000 kilogramové jizvy, a magnetická pole mnoha dalších věcí, od průmyslových robotů po stíhačky, obsahují méně prvků vzácných zemin. Pokud Tesla počítá

Který magnet použije místo toho k odstranění neodymu a dalších prvků vzácných zemin z motoru?

 

Jedna věc je pro fyziky jistá: Tesla nevynalezl zcela nový materiál magnetů. Andy Blackburn, výkonný viceprezident pro strategii společnosti NIron Magnetics, řekl: "Za více než 100 let budeme mít možná jen několik příležitostí získat nové komerční magnety." NIronMagnetics je jeden z mála startupů, který se snaží chopit se příští příležitosti.

 

Blackburn a další věří, že je pravděpodobnější, že se Tesla rozhodla použít mnohem méně silný magnet Bude to tak. Mezi mnoha možnostmi je nejzřejmějším kandidátem ferit: keramika složená ze železa a kyslíku s malým množstvím kovu, jako je stroncium. Je levný a snadno se vyrábí po celém světě od 50. let 20. století

Dveře lednice jsou vyráběny tímto způsobem.

 

Ale objemově představují ferity pouze jednu desetinu magnetismu neodymových magnetů, což vyvolává nové otázky. První výkonný ředitel Tesly Elon Musk byl vždy známý tím, že je nekompromisní, ale pokud se Tesla chystá přejít na ferit, zdá se, že musí něco vyrobit.

Nějaké ústupky. Je snadné si myslet, že baterie jsou silou elektromobilů, ale ve skutečnosti je to elektromagnetismus, který pohání elektromobily. Není náhodou, že jak společnost Tesla, tak magnetická jednotka „Tesla“ jsou pojmenovány po stejné osobě. Když elektrony proudí dráty v motoru Při otáčení generují elektromagnetické pole, které tlačí opačnou magnetickou sílu, což způsobuje, že hřídel motoru pohání kola, aby se protáčely.

Pro zadní kola vozidel Tesla tyto síly zajišťuje elektromotor s permanentním magnetem, což je typ motoru, který má Podivný materiál stabilizující magnetické pole bez jakéhokoliv přísunu proudu, díky důmyslnému roztočení elektronů kolem atomy. Special Sla začal přidávat tyto magnety do automobilů teprve před pěti lety, aby prodloužil životnost baterie bez upgradu rozsahu baterie a zvýšení točivého momentu. Předtím firma používala indukční motory vyráběné kolem elektromagnetů, kterými elektromagnety procházely

Magnetismus vzniká spotřebou elektřiny. Modely s předním motorem používají tento model dodnes.

 

Teslův krok k opuštění vzácných zemin a magnetů se může zdát trochu zvláštní. Automobilky jsou často posedlé efektivitou na suchu, zejména v případě elektrických vozidel se stále snaží přesvědčit řidiče, aby překonali strach z dojezdu. Ale s výrobci aut

Začíná rozšiřování výroby elektromobilů a znovu se objevuje mnoho projektů, které byly dříve považovány za příliš neefektivní.

 

To přimělo automobilky, včetně Tesly, vyrábět více vozů, které používají lithium-železo fosfátové (LFP) baterie. Baterie obsahující prvky jako kobalt a nikl mívají kratší dosah než baterie. Jedná se o starší technologii,

Vyšší hmotnost a nižší skladovací kapacita. Současný Model 3, poháněný nízkorychlostním pohonem, má dojezd 272 mil (přibližně 438 km), zatímco model S s dlouhým dojezdem s pokročilejšími bateriemi může dosáhnout 400 mil (640 km). Ale přijetí lithium-železo fosfátových baterií může být moudřejší komerční volbou, protože se vyhne používání dražších nebo dokonce existenčních. Materiál politického rizika.

 

Je nepravděpodobné, že Tesla jednoduše nahradí magnety, jako jsou ferity, něčím horším, a nic jiného se nezmění. Fyzika z Uppsalské univerzity Alena Vishna řekla: "V autě ponesete obrovský kus magnetismu." Motory jsou naštěstí poměrně složité stroje, složené ze spousty dalších částí, které by se teoreticky daly přeskupit, aby se zmírnil dopad používání slabší magnety.

 

V počítačovém modelu, materiálová společnost Proterial nedávno určila pečlivým umístěním feritového magnetu a nastavením motorové sady. V jiných aspektech lze replikovat mnoho výkonnostních ukazatelů hnacích motorů ze vzácných zemin. V tomto případě hmotnost pouze motoru Při nárůstu přibližně o 30 procent může být rozdíl v poměru k celkové hmotnosti vozu malý.

 

Navzdory těmto bolestem hlavy mají automobilky spoustu důvodů, proč opustit prvky vzácných zemin, ale pouze pokud to udělají Pokud to dokážete. Hodnota celého trhu se vzácnými zeminami je přibližně stejná jako americký trh s vejci a teoreticky lze jüan Primes vzácných zemin těžit, zpracovávat a převádět na magnetismus po celém světě železo, ale ve skutečnosti existuje mnoho problémů s těmito procesy. .

 

Thomas Krummer, analytik minerálů a populární blogger o hodinkách vzácných zemin, řekl: "To je obchod za 10 miliard dolarů, ale hodnota produktů vytvořených ročně se pohybuje mezi 2 biliony a 3 biliony dolarů, což je obrovská páka. Auto Je také pravda, že i když obsahují pouze několik kilogramů této látky, jejich odstranění znamená, že to auta už nemohou Drive, pokud nejste ochotni předělat celý motor.

 

Spojené státy a Evropa se snaží tento dodavatelský řetězec diverzifikovat. Kalifornské doly vzácných zemin, které byly uzavřeny na počátku 21. století, byly nedávno znovu otevřeny

Bývalá zásobárna 15 procent světových vzácných zemin. Ve Spojených státech vládní agentury, zejména ministerstvo obrany, potřebují vybavení, jako jsou letadla a satelity

Díky silným magnetům chtějí investovat do dodavatelských řetězců doma i v regionech, jako je Japonsko a Evropa. Ale vzhledem k úspěchu Jedná se o pomalý proces, který trvá roky nebo dokonce desetiletí. Současně také roste poptávka po zabudování magnetů do dekarbonizačních nástrojů, jako jsou automobily a větrné turbíny.

Podle institutu pro výzkum trhu AdamasIntelligence se 12 procent vzácných zemin v současnosti používá v elektrických vozidlech, což je teprve začínající trh. Ceny vzácných zemin přitom často divoce kolísají a externí společnosti často nedokážou tyto faktory předvídat

Prostý.

 

Jim Chelikowski, fyzik, který studuje magnetické materiály na Texaské univerzitě v Austinu, řekl, že pokud jste v odvětví, kde lze nalézt alternativní produkty, mohlo by to být mimořádné. Ale řekl, že hledání bylo lepší než ferit Existuje celá řada důvodů pro lepší alternativy k magnetům vzácných zemin. Úkolem je najít materiál se třemi základními charakteristikami: 1) musí být magnetický; 2) zůstává magnetický i v přítomnosti jiných magnetických polí; a 3) odolává vysokým teplotám. Tepelné magnety již nejsou magnety.

 

Výzkumníci velmi dobře vědí, které chemické prvky tvoří dobré magnety, ale existují miliony potenciálních atomových uspořádání Seed. Někteří takzvaní lovci magnetů postupují tak, že začínají se stovkami tisíc možných materiálů a vyřazují ty, které obsahují vzácné zeminy, a poté pomocí strojového učení předpovídají magnetické vlastnosti zbývajícího materiálu. Na konci loňského roku Chelikows Key a spol. použil tento systém k vytvoření nového vysoce magnetického materiálu obsahujícího kobalt. Často je největším problémem najít nové magnety, které se snadno vyrábějí. Vicina z Uppsalské univerzity vysvětlil, že některé nově vyvinuté magnety, jako jsou ty obsahující mangan, jsou slibné, ale nestabilní. V jiných případech vědci vědí, že materiál je extrémně magnetický, ale nelze jej hromadně vyrobit. Patří mezi ně tetragonit, sloučenina niklu a železa nalezená pouze z meteoritů, které musí projít tisíce let pomalého chlazení, aby přesně uspořádaly své atomy do správného stavu. V laboratoři pokračují snahy o rychlejší postup vpřed, ale zatím nepřinášejí ovoce.

 

Spuštění magnetu Niron: Zkopírujte vše a vyhledejte některé. Společnost tvrdí, že vyrábí magnety z nitridu železitého teoreticky ve srovnání s neodymem je magnetičtější. Je to ale také těkavý materiál, který se obtížně vyrábí a uchovává v požadované formě. Blackburn řekl, že společnost dělá pokroky, ale nemůže vyrábět magnety dostatečně silné pro příští generaci vozů Tesla. Prvním krokem, říká, je umístit nový magnet do menších zařízení, jako jsou zvukové systémy.

 

Thomas Krummer, těžařský analytik a populární blogger o hodinkách vzácných zemin, uvedl, že není jasné, zda budou další automobilky následovat krok Tesly k opuštění vzácných zemin. Některé společnosti mohou trvat na tom, aby se národní pověření pohybovaly opatrně, zatímco jiné

Kopírovat Vybrat vše a vyhledat některé společnosti použijí indukci k přesunu věcí Yunshan Zhoukou. Dokonce i Tesla by mohla použít několik gramů vzácných zemin na budoucí auta, rozptýlených po místech, jako jsou automatická okna, posilovač řízení a stěrače čelního skla.

 

Na akci Tesla's Investor Day byl snímek porovnávající obsah vzácných zemin ve skutečnosti srovnáván celou současnou generací vozu s celou současnou generací vozu Budoucí motory byly porovnány, což by mohl být reklamní trik. Řešení jako Tesla jsou ve vývoji, Výměna materiálů vzácných zemin v motorech může být dobrá věc, ale jak říká Krummer: "Obávám se, že nemáme dost času."

 

KONEC