Tesla Motors kan överväga att ersätta sällsynta jordartsmagneter med lågpresterande ferriter

På grund av problem med leveranskedjan och miljöhänsyn arbetar Teslas drivlinadivision med att ta bort magneter från sällsynta jordartsmetaller från elmotorer och letar efter alternativ.

 

Tesla har ännu inte uppfunnit ett helt nytt magnetmaterial, så det kan komma att använda befintlig teknik ett tag, mest troligt att använda billiga och lätttillverkade ferriter.

 

Genom att noggrant placera ferritmagneter och justera andra aspekter av motordesign, kan många av egenskaperna hos sällsynta jordartsdrivna motorer replikeras Index. I det här fallet har motorns vikt bara ökat med cirka 30 procent, vilket är detta i förhållande till bilens totala vikt

Skillnaden kan vara liten.

Det nya magnetmaterialet måste ha följande tre grundläggande egenskaper: 1) det måste vara magnetiskt: 2) det fortsätter att vara magnetiskt i närvaro av andra magnetfält; 3) Tål hög temperatur.

 

Tencent Technology News nyheter, elbilstillverkaren Tesla sa att dess bilmotorer inte längre kommer att använda sällsynta jordartsmetaller, vilket innebär att ingenjörer som smakar på Tesla måste släppa lös sin kreativitet för att hitta alternativ.

 

Förra månaden, vid Teslas Investor Day-evenemang, släppte Elon Musk "Master Plan Part III". Bland dem finns En liten detalj som väckte uppståndelse inom fysikområdet. Colin Campbell, en chef i Teslas drivlinadivision, meddelade att hans team arbetar med att ta bort sällsynta jordartsmetallmagneter från motorer beror på problem med leveranskedjan och överdriven negativ påverkan från produktionen av magneter för sällsynta jordartsmetaller.

För att uppnå detta presenterade Campbell två bilder som involverade tre mystiska material som var smart märkta För sällsynta jordartsmetaller 1, sällsynta jordartsmetaller 2 och sällsynta jordartsmetaller 3. Den första bilden representerar Teslas nuvarande tillstånd, som använder allt från ett halvt kilogram till 10 gram i varje fordon. På den andra bilden sjunker antalet använda sällsynta jordartsmetaller till noll.

 

För magnetister som studerar den magiska kraften hos vissa material på grund av elektronernas rörelse, är identiteten för sällsynt jordartsmetall 1 lätt att identifiera, det vill säga neodym. När den läggs till vanliga element som järn och bor, kan denna metall hjälpa till att skapa ett starkt magnetfält som alltid är på. Men få material har denna kvalitet, och producerar Tesla-bilar som är tillräckligt stora för att flytta mer än 2,000 kilogram ärr, och magnetfälten för många andra saker, från industrirobotar till stridsflygplan, har färre sällsynta jordartsmetaller. Om Tesla räknas

Vilken magnet ska den använda istället för att ta bort neodym och andra sällsynta jordartsmetaller från motorn?

 

En sak är säker för fysiker: Tesla uppfann inte ett helt nytt magnetmaterial. Andy Blackburn, executive vice president of strategy på NIron Magnetics, sa: "Om mer än 100 år har vi kanske bara ett fåtal möjligheter att få nya kommersiella magneter." NIronMagnetics är en av få startups som försöker ta nästa tillfälle.

 

Blackburn och andra tror att det är mer troligt att Tesla har bestämt sig för att använda en mycket mindre kraftfull magnet. Bland de många möjligheterna är den mest uppenbara kandidaten ferrit: en keramik som består av järn och syre, med En liten mängd metall, såsom strontium, blandas. Den är billig och enkel att tillverka runt om i världen sedan 50-talet av 1900-talet

Kylskåpsdörrar tillverkas på detta sätt.

 

Men i volym är ferriter bara en tiondel av magnetismen hos neodymmagneter, vilket väcker nya frågor. Tesla first Executive Elon Musk har alltid varit känd för att vara kompromisslös, men om Tesla ska byta till ferrit verkar det som att det måste göra något

Vissa eftergifter. Det är lätt att tro att batterier är elbilarnas kraft, men det är faktiskt elektromagnetismen som driver elbilarna. Det är ingen slump att både Teslaföretaget och magnetenheten "Tesla" är uppkallade efter samma person. När elektroner strömmar genom ledningarna i motorn När de svänger genererar de ett elektromagnetiskt fält som trycker på den motsatta magnetiska kraften, vilket gör att motoraxeln driver hjulen att snurra.

För bakhjulen på Tesla-fordon tillhandahålls dessa krafter av en elmotor med permanentmagnet, vilket är en typ av motor som har Ett konstigt material som stabiliserar ett magnetfält utan någon strömingång, tack vare elektronernas geniala spinn runt atomer. Special Sla började lägga till dessa magneter till bilar för ungefär fem år sedan för att förlänga batteritiden utan att uppgradera batteriräckvidden och öka vridmomentet. Dessförinnan använde företaget induktionsmotorer tillverkade kring elektromagneter, genom vilka elektromagneter passerade

Magnetism genereras genom att förbruka elektricitet. De modellerna med en frontmonterad motor använder fortfarande denna modell idag.

 

Teslas drag att överge sällsynta jordartsmetaller och magneter kan verka lite konstigt. Bilföretag är ofta besatta av torr effektivitet, särskilt när det gäller elfordon, kämpar de fortfarande med att övertyga förare att övervinna sin rädsla för räckvidd. Men med biltillverkare

En utökad produktion av elfordon börjar och många projekt som tidigare ansågs för ineffektiva dyker upp igen.

 

Detta har fått biltillverkare, inklusive Tesla, att tillverka fler bilar som använder litiumjärnfosfat (LFP)-batterier. Med dessa Batterier som innehåller element som kobolt och nickel tenderar att ha kortare räckvidd än batterier. Detta är en äldre teknik,

Högre vikt och lägre lagringskapacitet. Den nuvarande Model 3, som drivs av låghastighetskraft, har en räckvidd på 272 miles (cirka 438 km), medan den långräckande Model S med mer avancerade batterier kan nå 400 miles (640 km). Men att använda litiumjärnfosfatbatterier kan vara ett klokare kommersiellt val, eftersom det undviker användningen av dyrare eller till och med existentiella material med politisk risk.

 

Det är osannolikt att Tesla helt enkelt kommer att ersätta magneter, som ferriter, med något värre, dock, och inget annat. Uppsala universitets fysiker Alena Vishna sa: "Du kommer att bära en enorm bit av magnetism i ett biljärn. "Lyckligtvis är motorer ganska komplicerade maskiner, som består av många andra delar som teoretiskt skulle kunna omarrangeras i kolonnen för att mildra effekten av att använda svagare magneter.

 

I en datormodell, bestämde materialföretaget Proterial nyligen, genom att noggrant placera ferritmagneten och justera motoruppsättningen. I andra aspekter kan många prestandaindikatorer för drivmotorer med sällsynta jordartsmetaller replikeras. I det här fallet gäller endast motorns vikt. Med en ökning med cirka 30 procent kan skillnaden vara liten i förhållande till bilens totalvikt.

 

Trots denna huvudvärk har bilföretag massor av skäl att överge sällsynta jordartsmetaller, men bara om de gör det. Om du kan göra det. Värdet på hela marknaden för sällsynta jordartsmetaller är ungefär detsamma som den amerikanska äggmarknaden, och i teorin kan sällsynta jordartsmetaller yuan Primes brytas, bearbetas och omvandlas till magnetism runt om i världen järn, men i själva verket finns det många utmaningar för dessa processer.

 

Thomas Krummer, mineralanalytiker och populär bloggare av sällsynta jordartsmetaller, sa: "Det är en affär på 10 miljarder dollar. Men värdet på produkter som skapas årligen är mellan 2 biljoner och 3 biljoner dollar, vilket är en enorm hävstång. Bil Det är också sant att även om de bara innehåller några kilogram av detta ämne, så betyder det att bilar inte längre kan göra om hela motorn, såvida du inte designar om det.

 

USA och Europa försöker diversifiera denna leveranskedja. Kaliforniens sällsynta jordartsgruvor, som stängdes i början av 2000-talet, har nyligen öppnat igen

Tidigare utbud av 15 procent av världens sällsynta jordartsmetaller. I USA behöver statliga myndigheter, särskilt försvarsdepartementet, utrustning som flygplan och satelliter

Genom att tillhandahålla kraftfulla magneter är de angelägna om att investera i leveranskedjor både på hemmaplan och i regioner som Japan och Europa. Men med tanke på framgången är detta en långsam process som tar år eller till och med decennier. Samtidigt ökar också efterfrågan på att bädda in magneter i avkolningsverktyg som bilar och vindkraftverk.

Enligt marknadsundersökningsinstitutet AdamasIntelligence används 12 procent av de sällsynta jordartsmetallerna för närvarande i elfordon, vilket är en ny marknad. Samtidigt fluktuerar priserna på sällsynta jordartsmetaller ofta vilt och externa företag kan ofta inte förutse dessa faktorer

Enkel.

 

Jim Chelikowski, en fysiker som studerar magnetiska material vid University of Texas i Austin, sa att sammanfattningsvis, om du är i en industri där alternativa produkter kan hittas, kan det vara extraordinärt. Men han sa att sökningen var bättre än ferrit. Det finns en mängd olika anledningar till bättre alternativ till sällsynta jordartsmetaller. Utmaningen är att hitta ett material med tre grundläggande egenskaper: 1) det måste vara magnetiskt; 2) den fortsätter att vara magnetisk i närvaro av andra magnetfält; och 3) den tål höga temperaturer. Termiska magneter är inte längre magneter.

 

Forskare vet mycket väl vilka kemiska grundämnen som gör bra magneter, men det finns miljontals potentiella atomarrangemang Seed. Vissa så kallade magnetjägare tar tillvägagångssättet att börja med hundratusentals möjliga material och sålla bort de som innehåller sällsynta jordartsmetaller och sedan använda maskininlärning för att förutsäga de magnetiska egenskaperna hos det kvarvarande materialet. I slutet av förra året, Chelikows Key et al. använde systemet för att skapa ett nytt högmagnetiskt material som innehåller kobolt. Ofta är den största utmaningen att hitta nya magneter som är lätta att tillverka. Vicina vid Uppsala universitet förklarade att vissa nyutvecklade magneter, som de som innehåller mangan, är lovande men instabila. I andra fall vet forskarna att ett material är extremt magnetiskt, men det kan inte masstillverkas. Dessa inkluderar tetragonit, en nickel-järnförening som endast finns från meteoriter som måste genomgå tusentals år av långsam nedkylning för att exakt ordna sina atomer till rätt tillstånd. I labbet pågår ansträngningar för att föra processen framåt snabbare, men de bär ännu inte frukt.

 

Magnetstart Niron: Kopiera alla och sök efter några. Företaget säger att det producerar järnnitridmagneter teoretiskt jämfört med Neodymium är mer magnetiskt. Men det är också ett flyktigt material som är svårt att tillverka och konservera i önskad form. Blackburn sa att företaget gör framsteg men kan inte producera magneter som är tillräckligt kraftfulla för Teslas nästa generation av bilar. Det första steget, säger han, är att sätta in den nya magneten i mindre enheter som ljudsystem.

 

Thomas Krummer, gruvanalytiker och populär klockbloggare för sällsynta jordartsmetaller, sa att det var oklart om andra biltillverkare skulle följa Teslas drag att överge sällsynta jordartsmetaller. Vissa företag kan insistera på att få de nationella referenserna att flytta försiktigt medan andra

Kopiera Välj alla och sök efter några företag kommer att använda induktion för att flytta Yunshan Zhoukou saker. Till och med Tesla skulle kunna använda några gram sällsynta jordartsmetaller på framtida bilar, utspridda över platser som automatiska fönster, servostyrning och vindrutetorkare.

 

Vid Teslas Investor Day-evenemang jämförde bilden som jämförde innehållet av sällsynta jordartsmetaller faktiskt en hel nuvarande generations bil med en hel nuvarande generations bil. Framtida motorer jämfördes, vilket kan vara ett reklamtrick. Lösningar som Tesla är under utveckling, att ersätta sällsynta jordartsmetaller i motorer kan vara en bra sak, men som Krummer säger, "Jag är rädd att vi inte har tillräckligt med tid."

 

SLUTET