Поради проблемите с веригата за доставки и околната среда отделът за задвижване на Tesla работи усилено за премахване на редкоземните магнити от двигателите и търси алтернативни решения.
Tesla все още не е изобретил напълно нов магнитен материал, така че може да се справи със съществуващата технология, най-вероятно използвайки евтин и лесно произведен ферит.
Чрез внимателно позициониране на феритни магнити и регулиране на други аспекти на дизайна на двигателя, много показатели за ефективност наредкоземнизадвижващите двигатели могат да бъдат копирани. В този случай теглото на двигателя се увеличава само с около 30%, което може да е малка разлика в сравнение с общото тегло на автомобила.
4. Новите магнитни материали трябва да имат следните три основни характеристики: 1) трябва да имат магнетизъм; 2) Продължете да поддържате магнетизма в присъствието на други магнитни полета; 3) Издържа на високи температури.
Според Tencent Technology News, производителят на електрически превозни средства Tesla е заявил, че редкоземни елементи вече няма да се използват в неговите автомобилни двигатели, което означава, че инженерите на Tesla ще трябва напълно да разгърнат своята креативност в намирането на алтернативни решения.
Миналия месец Илон Мъск пусна „Третата част от генералния план“ на събитието Tesla Investor Day. Сред тях има малък детайл, нашумял в областта на физиката. Колин Кембъл, старши изпълнителен директор в отдела за задвижване на Tesla, обяви, че неговият екип премахва редкоземните магнити от двигателите поради проблеми с веригата за доставки и значителното отрицателно въздействие от производството на редкоземни магнити.
За да постигне тази цел, Кембъл представи два слайда, включващи три мистериозни материала, умело обозначени като рядкоземни елементи 1, рядкоземни елементи 2 и рядкоземни елементи 3. Първият слайд представя текущата ситуация на Tesla, където количеството редкоземни елементи, използвани от компанията във всяко превозно средство варира от половин килограм до 10 грама. На втория слайд използването на всички редкоземни елементи е намалено до нула.
За магнитолозите, които изучават магическата сила, генерирана от електронното движение в определени материали, идентичността на рядкоземни елементи 1 е лесно разпознаваема, което е неодим. Когато се добави към обикновени елементи като желязо и бор, този метал може да помогне за създаването на силно, винаги включено магнитно поле. Но малко материали притежават това качество и още по-малко редкоземни елементи генерират магнитни полета, които могат да движат автомобили Tesla с тегло над 2000 килограма, както и много други неща от промишлени роботи до бойни самолети. Ако Tesla планира да премахне неодима и други редкоземни елементи от двигателя, кой магнит ще използва вместо това?
За физиците едно е сигурно: Тесла не е изобретил напълно нов тип магнитен материал. Анди Блекбърн, изпълнителен вицепрезидент по стратегията в NIron Magnets, каза: „След над 100 години може да имаме само няколко възможности да придобием нови бизнес магнити.“ NIron Magnets е един от малкото стартиращи компании, които се опитват да се възползват от следващата възможност.
Блекбърн и други смятат, че е по-вероятно Тесла да е решил да се задоволи с много по-малко мощен магнит. Сред многото възможности най-очевидният кандидат е феритът: керамика, съставена от желязо и кислород, смесени с малко количество метал като стронций. Той е едновременно евтин и лесен за производство и от 50-те години на миналия век вратите на хладилниците по света се произвеждат по този начин.
Но по отношение на обема магнетизмът на ферита е само една десета от този на неодимовите магнити, което повдига нови въпроси. Главният изпълнителен директор на Tesla Илон Мъск винаги е бил известен с това, че е безкомпромисен, но ако Tesla иска да премине към ферит, изглежда, че трябва да се направят някои отстъпки.
Лесно е да се повярва, че батериите са силата на електрическите превозни средства, но в действителност електромагнитното шофиране задвижва електрическите превозни средства. Неслучайно компанията Tesla и магнитната единица Tesla са кръстени на едно и също лице. Когато електроните преминават през намотките в двигателя, те генерират електромагнитно поле, което задвижва противоположната магнитна сила, карайки вала на двигателя да се върти заедно с колелата.
За задните колела на автомобилите Tesla тези сили се осигуряват от двигатели с постоянни магнити, странен материал със стабилно магнитно поле и без входен ток, благодарение на интелигентното въртене на електрони около атоми. Tesla започна да добавя тези магнити към колите едва преди около пет години, за да разшири обхвата и да увеличи въртящия момент без надграждане на батерията. Преди това компанията използва асинхронни двигатели, произведени около електромагнити, които генерират магнетизъм чрез консумация на електричество. Тези модели, оборудвани с предни двигатели, все още използват този режим.
Ходът на Tesla да изостави редкоземните елементи и магнитите изглежда малко странен. Автомобилните компании често са обсебени от ефективността, особено в случая на електрически превозни средства, където те все още се опитват да убедят водачите да преодолеят страха си от пробега. Но тъй като производителите на автомобили започват да разширяват мащаба на производство на електрически превозни средства, много проекти, които преди бяха смятани за твърде неефективни, се появяват отново.
Това накара производителите на автомобили, включително Tesla, да произвеждат повече автомобили, използващи литиево-железни фосфатни (LFP) батерии. В сравнение с батерии, съдържащи елементи като кобалт и никел, тези модели често имат по-малък обхват. Това е по-стара технология с по-голямо тегло и по-малък капацитет за съхранение. В момента Model 3, захранван с нискоскоростна мощност, има обхват от 272 мили (приблизително 438 километра), докато дистанционният Model S, оборудван с по-модерни батерии, може да достигне 400 мили (640 километра). Въпреки това, използването на литиево-желязо-фосфатна батерия може да бъде по-разумен бизнес избор, тъй като избягва използването на по-скъпи и дори политически рискови материали.
Въпреки това е малко вероятно Tesla просто да замени магнитите с нещо по-лошо, като ферит, без да прави други промени. Физикът от университета в Упсала Алайна Вишна каза: „Ще носите огромен магнит в колата си. За щастие електрическите двигатели са доста сложни машини с много други компоненти, които теоретично могат да бъдат пренаредени, за да намалят въздействието от използването на по-слаби магнити.
В компютърните модели компанията за материали Proterial наскоро установи, че много показатели за ефективност на редкоземни задвижващи двигатели могат да бъдат възпроизведени чрез внимателно позициониране на феритни магнити и регулиране на други аспекти на дизайна на двигателя. В този случай теглото на двигателя се увеличава само с около 30%, което може да е малка разлика в сравнение с общото тегло на автомобила.
Въпреки тези главоболия, автомобилните компании все още имат много причини да изоставят редкоземните елементи, при условие че могат да го направят. Стойността на целия пазар на редкоземни елементи е подобна на тази на пазара на яйца в Съединените щати и теоретично редкоземните елементи могат да бъдат добивани, обработвани и превръщани в магнити по целия свят, но в действителност тези процеси представляват много предизвикателства.
Анализаторът на минерали и популярен блогър за наблюдение на редкоземни елементи Томас Крумър каза: „Това е индустрия за 10 милиарда долара, но стойността на продуктите, създадени всяка година, варира от 2 трилиона до 3 трилиона долара, което е огромен лост. Същото важи и за колите. Дори ако съдържат само няколко килограма от това вещество, премахването им означава, че автомобилите вече не могат да работят, освен ако не желаете да преработите целия двигател
Съединените щати и Европа се опитват да разнообразят тази верига на доставки. Мините за редкоземни метали в Калифорния, които бяха затворени в началото на 21 век, наскоро бяха отворени отново и в момента доставят 15% от световните ресурси на редкоземни метали. В Съединените щати правителствените агенции (особено Министерството на отбраната) трябва да осигурят мощни магнити за оборудване като самолети и сателити и те са ентусиазирани да инвестират във веригите за доставки на вътрешния пазар и в региони като Япония и Европа. Но предвид цената, необходимата технология и екологичните проблеми, това е бавен процес, който може да продължи няколко години или дори десетилетия.
Време на публикуване: 11 май 2023 г