Tesla Motors kan overwegen om zeldzame-aardemagneten te vervangen door ferrieten met lage prestaties

Vanwege problemen met de toeleveringsketen en bezorgdheid over het milieu, werkt de aandrijflijndivisie van Tesla aan het verwijderen van zeldzame-aardemagneten uit elektrische motoren en zoekt naar alternatieven.

 

Tesla heeft nog geen geheel nieuw magneetmateriaal uitgevonden, dus het kan een tijdje bestaande technologie gebruiken, hoogstwaarschijnlijk goedkope en gemakkelijk te vervaardigen ferrieten.

 

Door ferrietmagneten zorgvuldig te positioneren en andere aspecten van het motorontwerp aan te passen, kunnen veel van de eigenschappen van door zeldzame aarde aangedreven motoren worden gerepliceerd. In dit geval is het gewicht van de motor slechts met ongeveer 30 procent toegenomen, wat dit is ten opzichte van het totale gewicht van de auto

Het verschil is misschien klein.

Het nieuwe magneetmateriaal moet de volgende drie basiskenmerken hebben: 1) het moet magnetisch zijn: 2) het blijft magnetisch in de aanwezigheid van andere magnetische velden; 3) Kan op hoge temperatuur weerstaan.

 

Tencent Technology News nieuws, fabrikant van elektrische auto's Tesla zei dat zijn automotoren niet langer zeldzame aardelementen zullen gebruiken, wat betekent dat ingenieurs die Tesla proeven, hun creativiteit de vrije loop zullen moeten laten om alternatieven te vinden.

 

Vorige maand, tijdens Tesla's Investor Day-evenement, bracht Elon Musk "Master Plan Part III" uit. Onder hen is er Een klein detail veroorzaakte opschudding op het gebied van de natuurkunde. Colin Campbell, een leidinggevende in de aandrijflijndivisie van Tesla, kondigde aan dat zijn team werkt aan het verwijderen van zeldzame-aardemagneten uit motoren vanwege problemen met de toeleveringsketen en buitensporige negatieve gevolgen van de productie van zeldzame-aardemagneten.

Om dit te bereiken, presenteerde Campbell twee dia's met drie mysterieuze materialen die slim waren gelabeld voor zeldzame aarde 1, zeldzame aarde 2 en zeldzame aarde 3. De eerste dia vertegenwoordigt de huidige staat van Tesla, die een halve kilo tot 10 gram per voertuig gebruikt. Op de tweede dia daalt het aantal gebruikte zeldzame aardmetalen tot nul.

 

Voor magnetisten die de magische kracht van bepaalde materialen bestuderen als gevolg van de beweging van elektronen, is de identiteit van zeldzame aarde 1 gemakkelijk te identificeren, namelijk neodymium. Wanneer het wordt toegevoegd aan gewone elementen zoals ijzer en boor, kan dit metaal helpen een sterk, altijd ingeschakeld magnetisch veld te creëren. Maar er zijn maar weinig materialen die deze eigenschap hebben, waardoor Tesla-auto's worden geproduceerd die groot genoeg zijn om meer dan 2,{3} kg littekens te verplaatsen, en de magnetische velden van veel andere dingen, van industriële robots tot straaljagers, hebben minder zeldzame aardelementen. Als Tesla telt

Welke magneet zal hij in plaats daarvan gebruiken om neodymium en andere zeldzame-aarde-elementen uit de motor te verwijderen?

 

Eén ding is zeker voor natuurkundigen: Tesla heeft geen geheel nieuw magneetmateriaal uitgevonden. Andy Blackburn, uitvoerend vice-president strategie bij NIron Magnetics, zei: "Over meer dan 100 jaar hebben we misschien maar een paar kansen om nieuwe commerciële magneten te krijgen." NIronMagnetics is een van de weinige startups die de volgende kans probeert te grijpen.

 

Blackburn en anderen denken dat het waarschijnlijker is dat Tesla heeft besloten een veel minder krachtige magneet te gebruiken. Onder de vele mogelijkheden is ferriet de meest voor de hand liggende kandidaat: een keramiek samengesteld uit ijzer en zuurstof, met een kleine hoeveelheid metaal, zoals strontium, gemengd. Het is goedkoop en gemakkelijk te vervaardigen over de hele wereld sinds de jaren 50 van de 20e eeuw

Op deze manier worden koelkastdeuren vervaardigd.

 

Maar qua volume zijn ferrieten slechts een tiende van het magnetisme van neodymiummagneten, wat nieuwe vragen oproept. Tesla eerste Executive Elon Musk staat altijd bekend als compromisloos, maar als Tesla gaat overstappen op ferriet, lijkt het erop dat het iets moet maken

Enkele concessies. Het is gemakkelijk om te denken dat batterijen de kracht zijn van elektrische auto's, maar het is eigenlijk elektromagnetisme dat elektrische auto's aandrijft. Het is geen toeval dat zowel het bedrijf Tesla als de magnetische eenheid "Tesla" naar dezelfde persoon zijn vernoemd. Wanneer elektronen door de draden in de motor stromen, genereren ze tijdens het draaien een elektromagnetisch veld dat de tegengestelde magnetische kracht duwt, waardoor de as van de motor de wielen aandrijft om te draaien.

Voor de achterwielen van Tesla-voertuigen worden deze krachten geleverd door een elektromotor met een permanente magneet, een type motor met een vreemd materiaal dat een magnetisch veld stabiliseert zonder enige stroomtoevoer, dankzij de ingenieuze spin van elektronen rond atomen. Special Sla begon pas ongeveer vijf jaar geleden met het toevoegen van deze magneten aan auto's om de levensduur van de batterij te verlengen zonder het batterijbereik en het verhoogde koppel te upgraden. Voordien gebruikte het bedrijf inductiemotoren rond elektromagneten, waar elektromagneten doorheen gingen

Magnetisme wordt opgewekt door elektriciteit te verbruiken. Die modellen met een aan de voorzijde gemonteerde motor gebruiken dit model nog steeds.

 

Tesla's stap om zeldzame aardmetalen en magneten te verlaten, lijkt misschien een beetje vreemd. Autobedrijven zijn vaak geobsedeerd door droge efficiëntie, vooral in het geval van elektrische voertuigen, ze worstelen nog steeds om bestuurders te overtuigen hun angst voor actieradius te overwinnen. Maar met autofabrikanten

De productie van elektrische voertuigen wordt uitgebreid en veel projecten die voorheen als te inefficiënt werden beschouwd, duiken weer op.

 

Dit heeft autofabrikanten, waaronder Tesla, ertoe aangezet om meer auto's te produceren die lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LFP) gebruiken. Daarmee hebben batterijen die elementen bevatten zoals kobalt en nikkel meestal een kortere actieradius dan batterijen. Dit is een oudere technologie,

Hoger gewicht en lagere opslagcapaciteit. Het huidige Model 3, aangedreven door een laag toerental, heeft een actieradius van ongeveer 438 km, terwijl het langeafstandsmodel S met geavanceerdere batterijen 640 km kan bereiken. Maar het gebruik van lithium-ijzerfosfaatbatterijen kan een verstandigere commerciële keuze zijn, omdat het gebruik van duurdere of zelfs existentiële batterijen wordt vermeden. Materiële politieke risico's.

 

Het is echter onwaarschijnlijk dat Tesla magneten, zoals ferrieten, simpelweg zal vervangen door iets ergers, en verder verandert er niets. Natuurkundige Alena Vishna van de Universiteit van Uppsala zei: "Je zult een enorm stuk magnetisme in een auto-ijzer dragen. "Gelukkig zijn motoren vrij complexe machines, die uit veel andere onderdelen bestaan ​​die theoretisch in een kolom kunnen worden herschikt om de impact van het gebruik van zwakkere magneten te verminderen.

 

In een computermodel heeft materialenbedrijf Proterial onlangs bepaald, door de ferrietmagneet zorgvuldig te positioneren en de motorset aan te passen. In andere opzichten kunnen veel prestatie-indicatoren van motoren met zeldzame aardmetalen worden gerepliceerd. In dit geval alleen het gewicht van de motor. Bij een toename van zo'n 30 procent kan het verschil klein zijn ten opzichte van het totale gewicht van de auto.

 

Ondanks deze kopzorgen hebben autobedrijven genoeg redenen om zeldzame aardmetalen achter zich te laten, maar alleen als ze dat doen als je het kunt. De waarde van de hele markt voor zeldzame aardmetalen is ongeveer hetzelfde als de Amerikaanse eiermarkt, en in theorie kunnen zeldzame aardmetalen yuan Primes worden gewonnen, verwerkt en omgezet in magnetisme over de hele wereld, maar in feite zijn er veel uitdagingen voor deze processen.

 

Thomas Krummer, een mineraalanalist en populaire blogger over zeldzame aarden horloges, zei: "Dat is een deal van $ 10 miljard. Maar de waarde van producten die jaarlijks worden gemaakt, ligt tussen de $ 2 biljoen en $ 3 biljoen, wat een enorme hefboom is. Auto Het is ook waar dat zelfs als ze maar een paar kilo van deze stof bevatten, het verwijderen ervan betekent dat auto's dat niet meer kunnen doen. Rijden, tenzij je bereid bent om de hele motor opnieuw te ontwerpen. ".

 

De Verenigde Staten en Europa proberen deze toeleveringsketen te diversifiëren. Mijnen van zeldzame aardmetalen in Californië, die in het begin van de 21e eeuw werden gesloten, zijn onlangs heropend

Voormalig aanbod van 15 procent van 's werelds zeldzame aardmetalen. In de Verenigde Staten hebben overheidsinstanties, met name het ministerie van Defensie, apparatuur nodig zoals vliegtuigen en satellieten

Ze leveren krachtige magneten en investeren graag in toeleveringsketens, zowel in eigen land als in regio's als Japan en Europa. Maar gezien het succes is dit een langzaam proces dat jaren of zelfs decennia duurt. Tegelijkertijd neemt ook de vraag toe naar het inbedden van magneten in decarbonisatietools zoals auto's en windturbines.

Volgens marktonderzoeksinstituut AdamasIntelligence wordt momenteel 12 procent van de zeldzame aardmetalen gebruikt in elektrische voertuigen, een jonge markt. Tegelijkertijd fluctueren de prijzen van zeldzame aardmetalen vaak enorm en kunnen externe bedrijven deze factoren vaak niet voorspellen

Vlak.

 

Jim Chelikowski, een natuurkundige die magnetische materialen bestudeert aan de Universiteit van Texas in Austin, zei dat het buitengewoon zou kunnen zijn als je in een branche zit waar alternatieve producten te vinden zijn. Maar hij zei dat de zoektocht beter was dan ferriet. Er zijn verschillende redenen voor betere alternatieven voor zeldzame-aardemagneten. De uitdaging is om een ​​materiaal te vinden met drie basiskenmerken: 1) het moet magnetisch zijn; 2) het blijft magnetisch in aanwezigheid van andere magnetische velden; en 3) het is bestand tegen hoge temperaturen. Thermische magneten zijn geen magneten meer.

 

Onderzoekers weten heel goed welke chemische elementen goede magneten maken, maar er zijn miljoenen potentiële atomaire rangschikkingen. Sommige zogenaamde magneetjagers beginnen met honderdduizenden mogelijke materialen en verwijderen die met zeldzame aardmetalen en gebruiken vervolgens machine learning om de magnetische eigenschappen van het resterende materiaal te voorspellen. Eind vorig jaar hebben Chelikows Key et al. gebruikte het systeem om een ​​nieuw sterk magnetisch materiaal te creëren dat kobalt bevat. Vaak is de grootste uitdaging het vinden van nieuwe magneten die gemakkelijk te vervaardigen zijn. Vicina van de Universiteit van Uppsala legde uit dat sommige nieuw ontwikkelde magneten, zoals die met mangaan, veelbelovend maar onstabiel zijn. In andere gevallen weten wetenschappers dat een materiaal extreem magnetisch is, maar het kan niet in massa worden gemaakt. Deze omvatten tetragoniet, een nikkel-ijzerverbinding die alleen wordt gevonden in meteorieten die duizenden jaren van langzame afkoeling moeten ondergaan om de atomen precies in de juiste toestand te brengen. In het laboratorium worden inspanningen geleverd om het proces sneller vooruit te helpen, maar werpen ze nog geen vruchten af.

 

Magnet startup Niron: kopieer alles en zoek er een paar. Het bedrijf zegt dat het in theorie ferrinitridemagneten produceert in vergelijking met Neodymium is meer magnetisch. Maar het is ook een vluchtige stof die moeilijk te vervaardigen en in de gewenste vorm te bewaren is. Blackburn zei dat het bedrijf vooruitgang boekt, maar geen magneten kan produceren die krachtig genoeg zijn voor de volgende generatie auto's van Tesla. De eerste stap, zegt hij, is om de nieuwe magneet in kleinere apparaten zoals geluidssystemen te plaatsen.

 

Thomas Krummer, een mijnbouwanalist en populaire blogger over zeldzame aardmetalen, zei dat het onduidelijk was of andere autofabrikanten Tesla's stap zouden volgen om zeldzame aardmetalen te verlaten. Sommige bedrijven staan ​​​​er misschien op dat de nationale geloofsbrieven voorzichtig worden verplaatst, terwijl een andere

Kopieer Selecteer alles en zoek naar sommige bedrijven zullen de inductie gebruiken om dingen van Yunshan Zhoukou te verplaatsen. Zelfs Tesla zou een paar gram zeldzame aardmetalen kunnen gebruiken in toekomstige auto's, verspreid over plaatsen als automatische ramen, stuurbekrachtiging en ruitenwissers.

 

Tijdens Tesla's Investor Day-evenement was de dia waarin de inhoud van zeldzame aardmetalen werd vergeleken eigenlijk een auto van de hele huidige generatie vergeleken met een auto van de hele huidige generatie. Toekomstige motoren werden vergeleken, wat een publiciteitsstunt zou kunnen zijn. Tijdelijke oplossingen zoals Tesla zijn in ontwikkeling. Het vervangen van zeldzame aardmetalen in motoren kan een goede zaak zijn, maar zoals Krummer zegt: "Ik ben bang dat we niet genoeg tijd hebben."

 

EINDE