Tesla Motors võib kaaluda haruldaste muldmetallide magnetite asendamist madala jõudlusega ferriitidega

Tarneahela probleemide ja keskkonnaprobleemide tõttu tegeleb Tesla jõuallikate osakond haruldaste muldmetallide magnetite eemaldamisega elektrimootoritest ja otsib alternatiive.

 

Tesla pole veel leiutanud täiesti uut magnetmaterjali, seega võib ta mõnda aega kasutada olemasolevat tehnoloogiat, tõenäoliselt odavaid ja hõlpsasti valmistatavaid ferriite.

 

Ferriitmagneteid hoolikalt positsioneerides ja mootori konstruktsiooni muid aspekte kohandades saab paljusid haruldaste muldmetallidega mootorite omadusi kopeerida indeksiga. Sel juhul on mootori kaal suurenenud vaid umbes 30 protsenti, mis on võrreldes auto kogumassiga.

Erinevus võib olla väike.

Uuel magnetmaterjalil peavad olema järgmised kolm põhiomadust: 1) see peab olema magnetiline: 2) see on jätkuvalt magnetiline ka teiste magnetväljade juuresolekul; 3) talub kõrget temperatuuri.

 

Tencent Technology News, elektriautode tootja Tesla ütles, et tema autode mootorid ei kasuta enam haruldasi muldmetalli elemente, mis tähendab, et Teslat maitsevad insenerid peavad alternatiivide leidmiseks oma loovuse valla päästma.

 

Eelmisel kuul avaldas Elon Musk Tesla Investor Day üritusel "Master Plan Part III". Nende hulgas on Füüsika vallas segadust tekitanud väike detail. Tesla jõuülekande divisjoni tegevjuht Colin Campbell teatas, et tema meeskond töötab selle nimel, et haruldaste muldmetallide magnetid mootoritest eemaldada on tingitud tarneahela probleemidest ja haruldaste muldmetallide magnetite tootmise liigsest negatiivsest mõjust.

Selle saavutamiseks esitles Campbell kahte slaidi, mis hõlmasid kolme salapärast materjali, mis olid nutikalt sildistatud For haruldaste muldmetallide 1, haruldaste muldmetallide 2 ja haruldaste muldmetallide 3. Esimene slaid esindab Tesla hetkeseisu, mis kasutab igas sõidukis pool kilogrammi kuni 10 grammi. Teisel slaidil langeb kasutatud haruldaste muldmetallide elementide arv nullini.

 

Magnetistidele, kes uurivad teatud materjalide maagilist jõudu elektronide liikumise tõttu, on haruldaste muldmetallide 1 identiteeti lihtne tuvastada, see on neodüüm. Kui see metall lisatakse tavalistele elementidele, nagu raud ja boor, võib see aidata luua tugeva, alati töötava magnetvälja. Kuid vähestel materjalidel on selline kvaliteet – Tesla autodes, mis on piisavalt suured, et teisaldada rohkem kui 2,000 kilogrammi arme, ja paljude muude asjade magnetväljades, alates tööstusrobotidest kuni hävitajateni, on vähem haruldasi muldmetalli elemente. Kui Tesla loeb

Millist magnetit see asemel kasutab, et eemaldada mootorist neodüüm ja muud haruldased muldmetallid?

 

Üks on füüsikute jaoks kindel: Tesla ei leiutanud täiesti uut magnetmaterjali. Andy Blackburn, NIron Magneticsi strateegia asepresident, ütles: "Enam kui 100 aasta pärast võib meil olla vaid paar võimalust uute kommertsmagnetite hankimiseks." NIronMagnetics on üks vähestest idufirmadest, kes püüab järgmisest võimalusest kinni haarata.

 

Blackburn ja teised usuvad, et on tõenäolisem, et Tesla on otsustanud kasutada palju vähem võimsat magnetit Will be it. Paljude võimaluste hulgas on kõige ilmsem kandidaat ferriit: rauast ja hapnikust koosnev keraamika, millesse segatakse väike kogus metalli, näiteks strontsiumi. Seda on alates 20. sajandi 50. aastatest üle maailma odav ja lihtne toota

Sel viisil valmistatakse külmkapi uksi.

 

Kuid mahu järgi moodustavad ferriidid vaid kümnendiku neodüümmagnetite magnetismist, mis tekitab uusi küsimusi. Tesla esimene tegevjuht Elon Musk on alati olnud tuntud kompromissituse poolest, kuid kui Tesla kavatseb ferriidile üle minna, siis tundub, et see peab midagi tegema

Mõned mööndused. Lihtne on arvata, et akud on elektriautode jõud, kuid tegelikult on see elektromagnetism, mis elektriautosid liigutab. Pole juhus, et nii Tesla ettevõte kui ka magnetüksus "Tesla" on nimetatud sama isiku järgi. Kui elektronid voolavad läbi mootori juhtmete Pöörates tekitavad nad elektromagnetvälja, mis surub vastupidise magnetjõu, pannes mootori võlli rattaid pöörlema.

Tesla sõidukite tagarataste jaoks annab need jõud püsimagnetiga elektrimootor, mis on teatud tüüpi mootor, millel on kummaline materjal, mis tänu elektronide geniaalsele pöörlemisele aatomite ümber stabiliseerib magnetvälja ilma voolusisendita. Special Sla alustas nende magnetite lisamist autodele alles umbes viis aastat tagasi, et pikendada aku kasutusiga ilma aku ulatust uuendamata ja pöördemomenti suurendamata. Enne seda kasutas ettevõte elektromagnetide ümber valmistatud asünkroonmootoreid, millest elektromagnetid läbisid

Magnetism tekib elektri tarbimisel. Need esiküljele paigaldatud mootoriga mudelid kasutavad seda mudelit ka tänapäeval.

 

Tesla samm loobuda haruldastest muldmetallidest ja magnetitest võib tunduda pisut kummaline. Autofirmad on sageli kinnisideeks kuivast tõhususest, eriti elektrisõidukite puhul on neil endiselt raskusi veenda juhte oma sõidukauguse hirmust üle saama. Aga autotootjatega

Algab elektrisõidukite tootmise laiendamine ning paljud varem liiga ebaefektiivseks peetud projektid kerkivad uuesti esile.

 

See on ajendanud autotootjaid, sealhulgas Teslat, tootma rohkem autosid, mis kasutavad liitiumraudfosfaat (LFP) akusid. Nende akude puhul, mis sisaldavad selliseid elemente nagu koobalt ja nikkel, on tavaliselt lühem tööulatus kui patareidel. See on vanem tehnoloogia,

Suurem kaal ja väiksem mälumaht. Praeguse madalal kiirusel töötava Model 3 sõiduulatus on 272 miili (umbes 438 km), samas kui kaugeleulatuva mudeli S koos täiustatud akudega võib ulatuda 400 miili (640 km). Kuid liitiumraudfosfaatpatareide kasutuselevõtt võib olla targem kaubanduslik valik, kuna see väldib kallimate või isegi eksistentsiaalsete patareide kasutamist. Poliitiline risk.

 

On ebatõenäoline, et Tesla lihtsalt asendab magnetid, nagu ferriidid, millegi hullemaga ja midagi muud ei muutu. Uppsala ülikooli füüsik Alena Vishna ütles: "Te kannate autos rauas tohutut magnetilist tükki. "Õnneks on mootorid üsna keerulised masinad, mis koosnevad paljudest muudest osadest, mida saaks teoreetiliselt ümber paigutada, et leevendada nõrgemate magnetite kasutamise mõju.

 

Materjaliettevõte Proterial tegi hiljuti arvutimudelis kindlaks ferriitmagneti hoolika positsioneerimise ja mootorikomplekti reguleerimise. Muudes aspektides saab paljusid haruldaste muldmetallide ajamimootorite toimivusnäitajaid korrata. Sel juhul ainult mootori kaal. Umbes 30 protsendilise kasvu korral võib erinevus olla väike võrreldes auto kogumassiga.

 

Vaatamata nendele peavaludele on autoettevõtetel palju põhjusi haruldaste muldmetallide elementidest loobumiseks, kuid ainult siis, kui nad seda teevad, kui saate seda teha. Kogu haruldaste muldmetallide turu väärtus on umbes sama, mis Ameerika munaturul ja teoreetiliselt saab haruldaste muldmetallide jüaani Primese kaevandada, töödelda ja muuta magnetiliseks üle maailma rauda, ​​kuid tegelikult on nende protsesside ees palju väljakutseid.

 

Mineraalide analüütik ja populaarne haruldaste muldmetallide kellade blogija Thomas Krummer ütles: "See on 10 miljardi dollari suurune tehing, kuid igal aastal loodavate toodete väärtus on 2–3 triljonit dollarit, mis on tohutu hoob. Auto Samuti on tõsi, et isegi kui need sisaldavad seda ainet vaid paar kilogrammi, tähendab nende eemaldamine seda, et autod ei saa enam tervet mootorit uuesti teha.

 

USA ja Euroopa püüavad seda tarneahelat mitmekesistada. California haruldaste muldmetallide kaevandused, mis suleti 21. sajandi alguses, on hiljuti taasavatud

Varem 15 protsenti maailma haruldastest muldmetallidest. Ameerika Ühendriikides vajavad valitsusasutused, eriti kaitseministeerium, varustust, nagu lennukid ja satelliidid

Pakkudes võimsaid magneteid, soovivad nad investeerida tarneahelatesse nii riigis kui ka sellistes piirkondades nagu Jaapan ja Euroopa. Kuid edu arvestades on see aeglane protsess, mis võtab aastaid või isegi aastakümneid. Samal ajal on tõusuteel ka nõudlus magnetite manustamise järele sellistesse dekarboniseerimisvahenditesse nagu autod ja tuuleturbiinid.

Turu-uuringute instituudi AdamasIntelligence andmetel kasutatakse praegu elektrisõidukites 12 protsenti haruldastest muldmetallidest, mis on alles tekkiv turg. Samal ajal kõiguvad haruldaste muldmetallide hinnad sageli metsikult ja välised ettevõtted ei suuda sageli neid tegureid ennustada

Tavaline.

 

Austini Texase ülikoolis magnetmaterjale uuriv füüsik Jim Chelikowski ütles, et kokkuvõttes võib see olla erakordne, kui olete tööstuses, kus leidub alternatiivseid tooteid. Kuid ta ütles, et otsing oli parem kui ferriit. Haruldaste muldmetallide magnetitele paremate alternatiivide jaoks on mitu põhjust. Väljakutseks on leida materjal, millel on kolm põhiomadust: 1) see peab olema magnetiline; 2) on teiste magnetväljade juuresolekul jätkuvalt magnetiline; ja 3) see talub kõrgeid temperatuure. Soojusmagnetid pole enam magnetid.

 

Teadlased teavad väga hästi, millised keemilised elemendid teevad häid magneteid, kuid potentsiaalseid aatomite paigutusi Seed on miljoneid. Mõned nn magnetkütid võtavad selle lähenemisviisi, et alustavad sadadest tuhandetest võimalikest materjalidest ja rookivad välja need, mis sisaldavad haruldasi muldmetalle, ning kasutavad seejärel masinõpet, et ennustada järelejäänud materjali magnetilisi omadusi. Eelmise aasta lõpus leidsid Chelikows Key jt. kasutas süsteemi uue, väga magnetilise koobaltit sisaldava materjali loomiseks. Tihti on suurimaks väljakutseks uute magnetite leidmine, mida on lihtne valmistada. Vicina Uppsala ülikoolist selgitas, et mõned äsja välja töötatud magnetid, näiteks need, mis sisaldavad mangaani, on paljulubavad, kuid ebastabiilsed. Muudel juhtudel teavad teadlased, et materjal on äärmiselt magnetiline, kuid seda ei saa massiliselt valmistada. Nende hulka kuulub tetragoniit, nikli-raua ühend, mida leidub ainult meteoriitidest, mis peavad läbima tuhandeid aastaid aeglaselt jahtuma, et aatomid täpselt õigesse olekusse paigutada. Laboris püütakse protsessi kiiremini edasi viia, kuid see ei ole veel vilja kandnud.

 

Magneti käivitamine Niron: kopeerige kõik ja otsige mõnda. Ettevõte ütleb, et toodab teoreetiliselt raudnitriidmagneteid, võrreldes neodüümiga, mis on magnetilisem. Kuid see on ka lenduv materjal, mida on raske valmistada ja soovitud kujul säilitada. Blackburn ütles, et ettevõte teeb edusamme, kuid ei suuda toota Tesla järgmise põlvkonna autode jaoks piisavalt võimsaid magneteid. Tema sõnul on esimene samm uue magneti paigutamine väiksematesse seadmetesse, nagu helisüsteemid.

 

Kaevandusanalüütik ja populaarne haruldaste muldmetallide kellade blogija Thomas Krummer ütles, et pole selge, kas teised autotootjad järgivad Tesla sammu haruldastest muldmetallidest loobuda. Mõned ettevõtted võivad nõuda, et riiklikud volikirjad liiguksid ettevaatlikult, samas kui teised

Kopeeri Valige kõik ja otsige mõnda ettevõtet, mis kasutab Yunshan Zhoukou asjade teisaldamiseks induktsiooni. Isegi Tesla võiks tulevaste autode jaoks kasutada mõne grammi haruldasi muldmetallisid, mis on hajutatud sellistes kohtades nagu automaatsed aknad, roolivõimendi ja klaasipuhastid.

 

Tesla investoripäeva üritusel oli haruldaste muldmetallide sisu võrdlev slaid tegelikult terve praeguse põlvkonna auto võrdlemine terve praeguse põlvkonna autoga. Võrreldi Tuleviku mootoreid, mis võib olla reklaamitrikk. Selliseid lahendusi nagu Tesla arendatakse. Haruldaste muldmetallide asendamine mootorites võib olla hea asi, kuid nagu Krummer ütleb: "Ma kardan, et meil pole piisavalt aega."

 

LÕPP