A causa delle questioni della catena di approvvigionamento e dell'ambiente, il dipartimento del propulsore di Tesla sta lavorando duramente per rimuovere i magneti delle terre rare dai motori e è alla ricerca di soluzioni alternative.
Tesla non ha ancora inventato un materiale magnetico completamente nuovo, quindi può accontentarsi della tecnologia esistente, molto probabilmente utilizzando ferrite a buon mercato e facilmente fabbricato.
Posizionando attentamente i magneti della ferrite e regolando altri aspetti della progettazione del motore, molti indicatori di prestazione diterra raraI motori di azionamento possono essere replicati. In questo caso, il peso del motore aumenta solo di circa il 30%, che può essere una piccola differenza rispetto al peso complessivo dell'auto.
4. Nuovi materiali magneti devono avere le seguenti tre caratteristiche di base: 1) devono avere magnetismo; 2) continuare a mantenere il magnetismo in presenza di altri campi magnetici; 3) può resistere a temperature elevate.
Secondo Tencent Technology News, il produttore di veicoli elettrici Tesla ha dichiarato che gli elementi delle terre rare non saranno più utilizzati nei suoi motori automobilistici, il che significa che gli ingegneri di Tesla dovranno scatenare completamente la loro creatività nella ricerca di soluzioni alternative.
Il mese scorso, Elon Musk ha pubblicato la "terza parte del piano generale" all'evento Tesla Investor Day. Tra questi, c'è un piccolo dettaglio che ha causato una sensazione nel campo della fisica. Colin Campbell, un dirigente senior del dipartimento del propulsore di Tesla, ha annunciato che il suo team sta rimuovendo i magneti delle terre rare dai motori a causa di problemi della catena di approvvigionamento e del significativo impatto negativo della produzione di magneti delle terre rare.
Per raggiungere questo obiettivo, Campbell ha presentato due diapositive che coinvolgono tre materiali misteriosi abilmente etichettati come Rare Earth 1, Rare Earth 2 e Rare Earth 3. La prima diapositiva rappresenta l'attuale situazione di Tesla, in cui la quantità di terre rare utilizzate dall'azienda in ogni veicolo varia da mezzo chilogrammo a 10 grammi. Nella seconda diapositiva, l'uso di tutti gli elementi delle terre rare è stato ridotto a zero.
Per i magnetologi che studiano la potenza magica generata dal movimento elettronico in alcuni materiali, l'identità della terra rara 1 è facilmente riconoscibile, che è il neodimio. Se aggiunto a elementi comuni come ferro e boro, questo metallo può aiutare a creare un campo magnetico forte e sempre. Ma pochi materiali hanno questa qualità e ancora meno elementi della terra rara generano campi magnetici che possono spostare le auto Tesla che pesano oltre 2000 chilogrammi, così come molte altre cose dai robot industriali ai getti da combattimento. Se Tesla prevede di rimuovere il neodimio e altri elementi della terra rara dal motore, quale magnete userà invece?
Per i fisici, una cosa è certa: Tesla non ha inventato un tipo completamente nuovo di materiale magnetico. Andy Blackburn, vicepresidente esecutivo della strategia di Niron Magnets, ha dichiarato: "In oltre 100 anni, potremmo avere solo alcune opportunità di acquisire nuovi magneti aziendali". Niron Magnets è una delle poche startup che cercano di cogliere la prossima opportunità.
Blackburn e altri credono che sia più probabile che Tesla abbia deciso di accontentarsi di un magnete molto meno potente. Tra le molte possibilità, il candidato più ovvio è la ferrite: una ceramica composta da ferro e ossigeno, mescolata con una piccola quantità di metallo come lo stronzio. È sia economico che facile da produrre e dagli anni '50 le porte del frigorifero in tutto il mondo sono state prodotte in questo modo.
Ma in termini di volume, il magnetismo della ferrite è solo un decimo di magneti del neodimio, che solleva nuove domande. Elon Musk, CEO di Tesla, è sempre stato noto per essere intransigente, ma se Tesla si spostasse sulla ferrite, sembra che debbano essere fatte alcune concessioni.
È facile credere che le batterie siano la potenza dei veicoli elettrici, ma in realtà è una guida elettromagnetica che guida i veicoli elettrici. Non è un caso che sia la società Tesla che l'unità magnetica "Tesla" prendono il nome dalla stessa persona. Quando gli elettroni fluiscono attraverso le bobine in un motore, generano un campo elettromagnetico che guida la forza magnetica opposta, causando la ruota dell'albero del motore con le ruote.
Per le ruote posteriori delle auto Tesla, queste forze sono fornite da motori con magneti permanenti, uno strano materiale con un campo magnetico stabile e nessun ingresso di corrente, grazie all'intelligente rotazione degli elettroni attorno agli atomi. Tesla ha iniziato ad aggiungere questi magneti alle auto circa cinque anni fa, al fine di estendere la gamma e aumentare la coppia senza aggiornare la batteria. Prima di questo, la società utilizzava motori a induzione fabbricati attorno a elettromagneti, che generano magnetismo consumando elettricità. Quei modelli dotati di motori anteriori stanno ancora usando questa modalità.
La mossa di Tesla per abbandonare terre e magneti rare sembra un po 'strano. Le compagnie automobilistiche sono spesso ossessionate dall'efficienza, soprattutto nel caso dei veicoli elettrici, dove stanno ancora cercando di convincere i conducenti a superare la loro paura della portata. Ma mentre i produttori di automobili iniziano ad espandere la scala di produzione dei veicoli elettrici, molti progetti precedentemente considerati troppo inefficienti sono in difficoltà.
Ciò ha spinto i produttori di automobili, tra cui Tesla, a produrre più auto usando batterie al fosfato di ferro da litio (LFP). Rispetto alle batterie contenenti elementi come cobalto e nichel, questi modelli hanno spesso una gamma più breve. Questa è una tecnologia più vecchia con un peso maggiore e una capacità di stoccaggio inferiore. Al momento, il modello 3 alimentato dalla potenza a bassa velocità ha un intervallo di 272 miglia (circa 438 chilometri), mentre il modello remoto dotato di batterie più avanzate può raggiungere 400 miglia (640 chilometri). Tuttavia, l'uso della batteria del fosfato di ferro al litio può essere una scelta aziendale più sensata, perché evita l'uso di materiali più costosi e persino politicamente rischiosi.
Tuttavia, è improbabile che Tesla sostituisca semplicemente i magneti con qualcosa di peggio, come la ferrite, senza apportare altre modifiche. La fisica dell'Università di Uppsala Alaina Vishna ha dichiarato: “Porterai un enorme magnete nella tua auto. Fortunatamente, i motori elettrici sono macchine piuttosto complesse con molti altri componenti che possono teoricamente essere riorganizzati per ridurre l'impatto dell'uso di magneti più deboli.
Nei modelli di computer, la società materiale protettale ha recentemente determinato che molti indicatori di prestazione dei motori di trasmissione di terre rare possono essere replicati posizionando attentamente i magneti della ferrite e regolando altri aspetti della progettazione del motore. In questo caso, il peso del motore aumenta solo di circa il 30%, che può essere una piccola differenza rispetto al peso complessivo dell'auto.
Nonostante questi mal di testa, le compagnie automobilistiche hanno ancora molte ragioni per abbandonare gli elementi delle terre rare, a condizione che possano farlo. Il valore dell'intero mercato delle terre rare è simile a quello del mercato delle uova negli Stati Uniti e teoricamente, gli elementi delle terre rare possono essere estratti, elaborati e convertiti in magneti in tutto il mondo, ma in realtà questi processi presentano molte sfide.
L'analista minerale e il popolare blogger di osservazione delle terre rare Thomas Krumer ha dichiarato: “Questa è un'industria da $ 10 miliardi, ma il valore dei prodotti creati ogni anno varia da $ 2 trilioni a $ 3 trilioni, che è una leva enorme. Lo stesso vale per le auto. Anche se contengono solo pochi chilogrammi di questa sostanza, rimuoverli significa che le auto non possono più funzionare a meno che tu non sia disposto a riprogettare l'intero motore
Gli Stati Uniti e l'Europa stanno cercando di diversificare questa catena di approvvigionamento. Le miniere delle terre rare della California, che sono state chiuse all'inizio del 21 ° secolo, hanno recentemente riaperto e attualmente forniscono il 15% delle risorse delle terre rare del mondo. Negli Stati Uniti, le agenzie governative (in particolare il Dipartimento della Difesa) devono fornire potenti magneti per attrezzature come aeroplani e satelliti e sono entusiaste di investire in catene di approvvigionamento a livello nazionale e in regioni come il Giappone e l'Europa. Ma considerando i costi, la tecnologia richiesta e le questioni ambientali, questo è un processo lento che può durare per diversi anni o addirittura decenni.
Tempo post: 11-2023 maggio