Vegna birgðakeðju og umhverfisvandamála vinnur aflrásardeild Tesla hörðum höndum að því að fjarlægja sjaldgæfa jarðsegla úr mótorum og leitar annarra lausna.
Tesla hefur ekki enn fundið upp alveg nýtt segulefni, þannig að það gæti látið sér nægja núverandi tækni, líklegast með ódýru og auðframleiddu ferríti.
Með því að staðsetja ferrít segla vandlega og stilla aðra þætti mótorhönnunar eru margir frammistöðuvísarsjaldgæf jörðhægt er að endurtaka drifmótora. Í þessu tilviki eykst þyngd mótorsins aðeins um 30%, sem getur verið lítill munur miðað við heildarþyngd bílsins.
4. Ný segulefni þurfa að hafa eftirfarandi þrjá grunneiginleika: 1) þau þurfa að hafa segulmagn; 2) Haltu áfram að viðhalda segulmagni í návist annarra segulsviða; 3) Þolir háan hita.
Samkvæmt Tencent Technology News hefur rafbílaframleiðandinn Tesla lýst því yfir að sjaldgæf jörð frumefni verði ekki lengur notuð í bílamótorum þess, sem þýðir að verkfræðingar Tesla verða að gefa sköpunargáfu sinni að fullu lausan tauminn við að finna aðrar lausnir.
Í síðasta mánuði gaf Elon Musk út „þriðja hluta aðaláætlunarinnar“ á Tesla fjárfestadeginum. Þar á meðal er lítið smáatriði sem hefur vakið athygli á sviði eðlisfræði. Colin Campbell, háttsettur framkvæmdastjóri í aflrásardeild Tesla, tilkynnti að teymi hans væri að fjarlægja sjaldgæfa jarðar segla úr mótorum vegna vandamála í birgðakeðjunni og verulegra neikvæðra áhrifa framleiðslu sjaldgæfra jarðar segla.
Til að ná þessu markmiði kynnti Campbell tvær skyggnur sem innihalda þrjú dularfull efni sem eru snjöll merkt sem sjaldgæf jörð 1, sjaldgæf jörð 2 og sjaldgæf jörð 3. Fyrsta rennibrautin táknar núverandi stöðu Tesla, þar sem magn sjaldgæfra jarðefna sem fyrirtækið notar í hverju farartæki á bilinu hálft kíló til 10 grömm. Á seinni glærunni hefur notkun allra sjaldgæfra jarðefnaþátta verið minnkað í núll.
Fyrir segulfræðinga sem rannsaka töfrakraftinn sem myndast af rafrænum hreyfingum í ákveðnum efnum er auðþekkjanlegt auðkenni sjaldgæfra jarðar 1, sem er neodymium. Þegar hann er bætt við algenga þætti eins og járn og bór getur þessi málmur hjálpað til við að búa til sterkt, alltaf á segulsviði. En fá efni hafa þessa eiginleika og enn færri frumefni úr sjaldgæfum jörðum mynda segulsvið sem geta flutt Tesla bíla sem vega yfir 2000 kíló, auk ýmiss annars frá iðnaðarvélmennum til orrustuþotu. Ef Tesla ætlar að fjarlægja neodymium og önnur sjaldgæf jarðefni úr mótornum, hvaða segull mun hún þá nota í staðinn?
Fyrir eðlisfræðinga er eitt víst: Tesla fann ekki upp alveg nýja tegund af segulmagnaðir efni. Andy Blackburn, framkvæmdastjóri stefnumótunar hjá NIron Magnets, sagði: "Eftir meira en 100 ár gætum við aðeins haft nokkur tækifæri til að eignast nýja viðskiptasegla." NIron Magnets er eitt af fáum sprotafyrirtækjum sem reyna að grípa næsta tækifæri.
Blackburn og fleiri telja líklegra að Tesla hafi ákveðið að láta sér nægja mun minni segul. Af mörgum möguleikum er augljósasta frambjóðandinn ferrít: keramik sem samanstendur af járni og súrefni, blandað með lítið magn af málmi eins og strontíum. Hann er bæði ódýr og auðveldur í framleiðslu og síðan á fimmta áratugnum hafa kælihurðir um allan heim verið framleiddar á þennan hátt.
En miðað við rúmmál er segulmagn ferríts aðeins einn tíundi af því sem gerist í neodymium seglum, sem vekur nýjar spurningar. Elon Musk, forstjóri Tesla, hefur alltaf verið þekktur fyrir að vera ósveigjanlegur, en ef Tesla á að fara yfir í ferrít virðist sem eitthvað verði að gefa eftir.
Það er auðvelt að trúa því að rafhlöður séu kraftur rafknúinna farartækja, en í raun er það rafsegulakstur sem knýr rafbíla. Það er engin tilviljun að bæði Tesla Company og segulmagnaðir einingin „Tesla“ eru nefnd eftir sama einstaklingi. Þegar rafeindir streyma í gegnum spólurnar í mótor mynda þær rafsegulsvið sem knýr öfugan segulkraft, sem veldur því að bol mótorsins snýst með hjólunum.
Fyrir afturhjól Tesla bíla eru þessir kraftar veittir af mótorum með varanlegum seglum, undarlegu efni með stöðugu segulsviði og engan strauminntak, þökk sé snjöllum snúningi rafeinda í kringum frumeindir. Tesla byrjaði aðeins að bæta þessum seglum við bíla fyrir um fimm árum síðan, til að auka drægni og auka tog án þess að uppfæra rafhlöðuna. Fyrir þetta notaði fyrirtækið innleiðslumótora sem framleiddir voru í kringum rafsegla, sem mynda segulmagn með því að neyta rafmagns. Þessar gerðir sem eru búnar mótorum að framan nota enn þessa stillingu.
Tilgangur Tesla til að yfirgefa sjaldgæfar jörð og segla virðist svolítið undarleg. Bílafyrirtæki eru oft upptekin af hagkvæmni, sérstaklega þegar um er að ræða rafknúin farartæki, þar sem þau eru enn að reyna að fá ökumenn til að sigrast á ótta sínum við drægni. En þegar bílaframleiðendur byrja að stækka framleiðslu á rafknúnum ökutækjum eru mörg verkefni sem áður voru talin of óhagkvæm að koma upp á yfirborðið aftur.
Þetta hefur orðið til þess að bílaframleiðendur, þar á meðal Tesla, hafa framleitt fleiri bíla sem nota litíum járnfosfat (LFP) rafhlöður. Í samanburði við rafhlöður sem innihalda þætti eins og kóbalt og nikkel hafa þessar gerðir oft styttri drægni. Þetta er eldri tækni með meiri þyngd og minni geymslurými. Sem stendur hefur Model 3, knúin lághraðaafli, drægni upp á 272 mílur (u.þ.b. 438 kílómetrar), en fjarstýrða Model S með fullkomnari rafhlöðum getur náð 400 mílum (640 km). Hins vegar getur notkun á litíum járnfosfat rafhlöðu verið skynsamlegra viðskiptaval, vegna þess að það forðast notkun dýrari og jafnvel pólitískt áhættusamra efna.
Hins vegar er ólíklegt að Tesla muni einfaldlega skipta út seglum fyrir eitthvað verra, eins og ferrít, án þess að gera aðrar breytingar. Alaina Vishna, eðlisfræðingur við háskólann í Uppsölum, sagði: „Þú munt bera risastóran segul í bílnum þínum. Sem betur fer eru rafmótorar nokkuð flóknar vélar með mörgum öðrum íhlutum sem fræðilega er hægt að endurraða til að draga úr áhrifum þess að nota veikari segla.
Í tölvulíkönum ákvað efnisfyrirtækið Proterial nýlega að hægt sé að endurtaka marga afkastavísa sjaldgæfra jarðar drifmótora með því að staðsetja ferrít segla vandlega og stilla aðra þætti mótorhönnunar. Í þessu tilviki eykst þyngd mótorsins aðeins um 30%, sem getur verið lítill munur miðað við heildarþyngd bílsins.
Þrátt fyrir þennan höfuðverk hafa bílafyrirtæki enn margar ástæður til að yfirgefa sjaldgæfa jarðefni, að því tilskildu að þau geti gert það. Verðmæti alls sjaldgæfu jarðarmarkaðarins er svipað og eggjamarkaðarins í Bandaríkjunum og fræðilega séð er hægt að vinna sjaldgæfa jörð frumefni, vinna úr þeim og breyta þeim í segla um allan heim, en í raun fela þessi ferli í sér margar áskoranir.
Steinefnasérfræðingurinn og vinsæli bloggarinn um sjaldgæfar jarðvegsathuganir, Thomas Krumer, sagði: „Þetta er 10 milljarða dollara iðnaður, en verðmæti vara sem skapast á hverju ári er á bilinu 2 billjónir til 3 billjónir dollara, sem er gríðarleg lyftistöng. Sama gildir um bíla. Jafnvel þótt þeir innihaldi aðeins nokkur kíló af þessu efni, þá þýðir það að bílar geta ekki lengur keyrt nema þú sért tilbúinn að endurhanna alla vélina
Bandaríkin og Evrópa eru að reyna að auka fjölbreytni í þessari aðfangakeðju. Sjaldgæfu jarðnámurnar í Kaliforníu, sem voru lokaðar snemma á 21. öld, hafa nýlega opnað aftur og sjá nú fyrir 15% af sjaldgæfum jarðvegi heimsins. Í Bandaríkjunum þurfa ríkisstofnanir (sérstaklega varnarmálaráðuneytið) að útvega öfluga segla fyrir búnað eins og flugvélar og gervihnött og þær eru áhugasamar um að fjárfesta í aðfangakeðjum innanlands og á svæðum eins og Japan og Evrópu. En miðað við kostnað, nauðsynlega tækni og umhverfismál er þetta hægt ferli sem getur varað í nokkur ár eða jafnvel áratugi.
Birtingartími: maí-11-2023