با توجه به مشکلات زنجیره ای و محیط زیست ، بخش پیشرانه تسلا تلاش می کند تا آهنرباهای نادر زمین را از موتورها خارج کند و به دنبال راه حل های جایگزین است.
تسلا هنوز یک ماده آهنربای کاملاً جدید اختراع نکرده است ، بنابراین ممکن است با فناوری موجود ، به احتمال زیاد با استفاده از فریت ارزان و به راحتی تولید شود.
با قرار دادن دقیق آهنرباهای فریت و تنظیم جنبه های دیگر طراحی موتور ، بسیاری از شاخص های عملکردزمین نادرموتورهای درایو قابل تکرار هستند. در این حالت ، وزن موتور فقط حدود 30 ٪ افزایش می یابد که ممکن است در مقایسه با وزن کلی خودرو تفاوت کمی داشته باشد.
4. مواد آهنربای جدید باید سه ویژگی اساسی زیر را داشته باشند: 1) آنها نیاز به مغناطیس دارند. 2) به حفظ مغناطیس در حضور سایر میدان های مغناطیسی ادامه دهید. 3) می تواند در برابر درجه حرارت بالا مقاومت کند.
طبق گفته های Tencent Technology News ، تولید کننده وسایل نقلیه الکتریکی تسلا اظهار داشته است که دیگر عناصر خاکی نادر دیگر در موتورهای اتومبیل خود مورد استفاده قرار نمی گیرند ، به این معنی که مهندسان تسلا باید در یافتن راه حل های جایگزین خلاقیت خود را به طور کامل از بین ببرند.
ماه گذشته ، الون مسک "قسمت سوم برنامه جامع" را در رویداد روز سرمایه گذار تسلا منتشر کرد. در میان آنها ، جزئیات کوچکی وجود دارد که باعث ایجاد حسی در زمینه فیزیک شده است. کالین کمپبل ، مدیر ارشد در بخش پیشرانه تسلا ، اعلام کرد که تیم وی به دلیل مشکلات زنجیره تأمین و تأثیر منفی قابل توجه در تولید آهنرباهای نادر زمین ، آهنرباهای نادر زمین را از موتورها خارج می کند.
برای دستیابی به این هدف ، کمپبل دو اسلاید را شامل می شود که شامل سه ماده مرموز با هوشمندانه به عنوان زمین نادر 1 ، زمین نادر 2 و زمین نادر 3 است. اولین اسلاید نشان دهنده وضعیت فعلی تسلا است ، جایی که میزان زمین های نادر استفاده شده توسط این شرکت در هر وسیله نقلیه از نیم کیلوگرم تا 10 گرم است. در اسلاید دوم ، استفاده از تمام عناصر نادر زمین به صفر کاهش یافته است.
برای مغناطیرانی که قدرت جادویی حاصل از حرکت الکترونیکی در مواد خاص را مطالعه می کنند ، هویت زمین نادر 1 به راحتی قابل تشخیص است ، که نئودیمیوم است. هنگامی که به عناصر مشترک مانند آهن و بور اضافه شد ، این فلز می تواند به ایجاد یک میدان قوی و همیشه در میدان مغناطیسی کمک کند. اما تعداد کمی از مواد این کیفیت را دارند و حتی عناصر کمیاب زمین نیز زمینه های مغناطیسی ایجاد می کنند که می توانند اتومبیل های تسلا را با وزن بیش از 2000 کیلوگرم حرکت دهند ، و همچنین بسیاری از موارد دیگر از روبات های صنعتی تا هواپیماهای جنگنده. اگر تسلا قصد دارد نئودیمیوم و سایر عناصر نادر زمین را از موتور خارج کند ، به جای آن از کدام آهنربا استفاده می کند؟
برای فیزیکدانان ، یک چیز مسلم است: تسلا نوع کاملاً جدیدی از مواد مغناطیسی را اختراع نکرد. اندی بلکبرن ، معاون اجرایی استراتژی در Niron Magnets ، گفت: "در بیش از 100 سال ، ما فقط ممکن است فرصت های کمی برای دستیابی به آهنرباهای تجاری جدید داشته باشیم." Niron Magnets یکی از معدود استارتاپ هایی است که سعی در استفاده از فرصت بعدی دارد.
بلکبرن و دیگران معتقدند که احتمال بیشتری دارد که تسلا تصمیم گرفته باشد با یک آهنربای بسیار قدرتمند کمتر عمل کند. در میان بسیاری از امکانات ، بدیهی ترین نامزد فریت است: سرامیکی متشکل از آهن و اکسیژن ، مخلوط شده با مقدار کمی فلز مانند استرانسیوم. ساخت آن هم ارزان و هم آسان است و از دهه 1950 ، درهای یخچال در سراسر جهان از این طریق تولید شده است.
اما از نظر حجم ، مغناطیس فریت تنها یک دهم از آهنرباهای نئودیمیوم است که سؤالات جدیدی را ایجاد می کند. الون مسک ، مدیرعامل تسلا همیشه به دلیل عدم سازش شناخته شده است ، اما اگر تسلا به سمت فریت تغییر کند ، به نظر می رسد که باید برخی از امتیازات را بدست آورید.
به راحتی می توان باور کرد که باتری ها قدرت وسایل نقلیه برقی هستند ، اما در واقعیت ، رانندگی الکترومغناطیسی است که وسایل نقلیه برقی را هدایت می کند. تصادفی نیست که هر دو شرکت تسلا و واحد مغناطیسی "تسلا" به همین شخص نامگذاری شده اند. هنگامی که الکترون ها از طریق سیم پیچ در یک موتور جریان می یابند ، آنها یک میدان الکترومغناطیسی تولید می کنند که نیروی مغناطیسی مخالف را هدایت می کند و باعث می شود شافت موتور با چرخ ها بچرخد.
برای چرخ های عقب اتومبیل های تسلا ، این نیروها توسط موتورهایی با آهنربای دائمی تهیه می شوند ، یک ماده عجیب و غریب با یک میدان مغناطیسی پایدار و بدون ورودی جریان ، به لطف چرخش هوشمندانه الکترون های اطراف اتم. تسلا فقط حدود پنج سال پیش این آهن ربا را به اتومبیل اضافه کرد تا دامنه و افزایش گشتاور را بدون به روزرسانی باتری افزایش دهد. پیش از این ، این شرکت از موتورهای القایی تولید شده در اطراف الکترومغناطیس استفاده می کرد ، که با مصرف برق مغناطیس ایجاد می کنند. آن مدل های مجهز به موتورهای جلو هنوز از این حالت استفاده می کنند.
حرکت تسلا برای رها کردن زمین های نادر و آهن ربا کمی عجیب به نظر می رسد. شرکت های اتومبیل اغلب با کارآیی وسواس دارند ، به خصوص در مورد وسایل نقلیه برقی ، جایی که هنوز در تلاشند رانندگان را ترغیب کنند تا از ترس خود از دامنه غلبه کنند. اما از آنجا که تولید کنندگان خودرو شروع به گسترش مقیاس تولید وسایل نقلیه برقی می کنند ، بسیاری از پروژه ها که قبلاً بسیار ناکارآمد تلقی می شدند ، در حال تجدید نظر هستند.
این امر باعث شده است كه تولیدكنندگان خودرو از جمله تسلا با استفاده از باتری های لیتیوم آهن فسفات (LFP) خودروهای بیشتری تولید كنند. در مقایسه با باتری های حاوی عناصری مانند کبالت و نیکل ، این مدل ها اغلب دارای دامنه کوتاه تری هستند. این یک فناوری قدیمی تر با وزن بیشتر و ظرفیت ذخیره سازی پایین تر است. در حال حاضر ، مدل 3 با قدرت کم سرعت دارای 272 مایل (تقریباً 438 کیلومتر) است ، در حالی که مدل S از راه دور مجهز به باتری های پیشرفته تر می تواند به 400 مایل (640 کیلومتر) برسد. با این وجود ، استفاده از باتری فسفات آهن لیتیوم ممکن است یک انتخاب تجاری معقول تر باشد ، زیرا از استفاده از مواد گران قیمت تر و حتی از نظر سیاسی جلوگیری می کند.
با این حال ، تسلا بعید است که بدون ایجاد تغییر دیگر ، آهن ربا را با چیزی بدتر ، مانند فریت جایگزین کند. آلینا ویشنا ، فیزیکدان دانشگاه اوپسالا گفت: "شما یک آهنربای بزرگ در ماشین خود خواهید داشت. خوشبختانه ، موتورهای برقی ماشین های کاملاً پیچیده ای با بسیاری از مؤلفه های دیگر هستند که از نظر تئوری می توانند دوباره تنظیم شوند تا تأثیر استفاده از آهنرباهای ضعیف را کاهش دهند.
در مدل های رایانه ای ، شرکت مواد Proterial اخیراً مشخص کرده است که بسیاری از شاخص های عملکرد موتورهای درایو زمین نادر را می توان با قرار دادن دقیق آهنرباهای فریت و تنظیم جنبه های دیگر طراحی موتور تکرار کرد. در این حالت ، وزن موتور فقط حدود 30 ٪ افزایش می یابد که ممکن است در مقایسه با وزن کلی خودرو تفاوت کمی داشته باشد.
با وجود این سردردها ، شرکت های اتومبیل هنوز دلایل زیادی برای رها کردن عناصر نادر زمین دارند ، مشروط بر اینکه بتوانند این کار را انجام دهند. ارزش کل بازار خاکی نادر مشابه بازار تخم مرغ در ایالات متحده است و از نظر تئوری ، عناصر خاکی نادر می توانند استخراج ، پردازش و تبدیل به آهن ربا در سراسر جهان شوند ، اما در واقعیت ، این فرایندها چالش های بسیاری را ارائه می دهند.
توماس کرومر ، تحلیلگر معدنی و وبلاگ نویس محبوب نادرتر زمین ، گفت: "این یک صنعت 10 میلیارد دلاری است ، اما ارزش محصولات ایجاد شده هر سال از 2 تریلیون دلار تا 3 تریلیون دلار است که این یک اهرم بزرگ است. در مورد اتومبیل ها نیز همین اتفاق می افتد. حتی اگر آنها فقط چند کیلوگرم از این ماده را شامل شوند ، از بین بردن آنها به این معنی است که اتومبیل ها دیگر نمی توانند کار کنند مگر اینکه شما مایل به طراحی مجدد کل موتور باشید
ایالات متحده و اروپا در تلاشند تا این زنجیره تأمین را متنوع کنند. معادن خاکی نادر کالیفرنیا ، که در اوایل قرن بیست و یکم بسته شده بودند ، اخیراً بازگشایی شده اند و در حال حاضر 15 ٪ از منابع نادر زمین جهان را تأمین می کنند. در ایالات متحده ، سازمان های دولتی (به ویژه وزارت دفاع) باید آهنرباهای قدرتمندی را برای تجهیزات مانند هواپیما و ماهواره فراهم کنند و آنها علاقه مند به سرمایه گذاری در زنجیره های عرضه در داخل کشور و مناطقی مانند ژاپن و اروپا هستند. اما با توجه به هزینه ، فناوری مورد نیاز و مسائل زیست محیطی ، این یک روند آهسته است که می تواند برای چندین سال یا حتی دهه ها ادامه یابد.
زمان پست: مه -11-2023