З-за праблем з ланцужком паставак і экалагічнымі праблемамі аддзел сілавых агрэгатаў Tesla працуе над выдаленнем рэдказямельных магнітаў з рухавікоў і шукае альтэрнатыўныя рашэнні.
Тэсла пакуль не вынайшла цалкам новы магнітны матэрыял, таму, магчыма, абыдзецца існуючай тэхналогіяй, хутчэй за ўсё, выкарыстоўваючы танны і лёгка вырабляны ферыт.
Дзякуючы стараннаму размяшчэнню ферытавых магнітаў і карэкціроўцы іншых аспектаў канструкцыі рухавіка, многія паказчыкі прадукцыйнасцірэдказямельныяпрывадныя рухавікі можна прайграць. У гэтым выпадку вага рухавіка павялічваецца толькі прыкладна на 30%, што можа быць невялікай розніцай у параўнанні з агульнай вагой аўтамабіля.
4. Новыя магнітныя матэрыялы павінны мець наступныя тры асноўныя характарыстыкі: 1) яны павінны мець магнетызм; 2) працягваць захоўваць магнетызм у прысутнасці іншых магнітных палёў; 3) вытрымліваць высокія тэмпературы.
Паводле звестак Tencent Technology News, вытворца электрамабіляў Tesla заявіў, што рэдказямельныя элементы больш не будуць выкарыстоўвацца ў рухавіках яго аўтамабіляў, а гэта азначае, што інжынерам Tesla давядзецца цалкам раскрыць свой творчы патэнцыял у пошуку альтэрнатыўных рашэнняў.
У мінулым месяцы Ілон Маск апублікаваў «Трэцюю частку Генеральнага плана» на мерапрыемстве Tesla Investor Day. Сярод іх ёсць невялікая дэталь, якая выклікала сенсацыю ў галіне фізікі. Колін Кэмпбэл, старэйшы кіраўнік аддзела сілавых агрэгатаў Tesla, абвясціў, што яго каманда прыбірае рэдказямельныя магніты з рухавікоў з-за праблем з ланцужком паставак і значнага негатыўнага ўплыву вытворчасці рэдказямельных магнітаў.
Каб дасягнуць гэтай мэты, Кэмпбэл прадставіў два слайды з трыма загадкавымі матэрыяламі, дасціпна пазначанымі як рэдказямельныя элементы 1, рэдказямельныя элементы 2 і рэдказямельныя элементы 3. Першы слайд адлюстроўвае бягучую сітуацыю ў Tesla, дзе колькасць рэдказямельных элементаў, якія выкарыстоўваюцца кампаніяй у кожным аўтамабілі, вагаецца ад паўкілаграма да 10 грамаў. На другім слайдзе выкарыстанне ўсіх рэдказямельных элементаў зведзена да нуля.
Для магнітолагаў, якія вывучаюць магічную сілу, што ўзнікае ў выніку руху электронаў у пэўных матэрыялах, лёгка распазнаць рэдказямельны элемент № 1 — неадым. Пры даданні да распаўсюджаных элементаў, такіх як жалеза і бор, гэты метал можа дапамагчы стварыць моцнае, пастаянна ўключанае магнітнае поле. Але мала якія матэрыялы валодаюць такой якасцю, і яшчэ менш рэдказямельных элементаў генеруюць магнітныя палі, якія могуць перамяшчаць аўтамабілі Tesla вагой больш за 2000 кілаграмаў, а таксама многія іншыя рэчы — ад прамысловых робатаў да знішчальнікаў. Калі Tesla плануе выдаліць неадым і іншыя рэдказямельныя элементы з рухавіка, які магніт яна будзе выкарыстоўваць замест гэтага?
Для фізікаў адно можна сказаць дакладна: Тэсла не вынайшаў цалкам новы тып магнітнага матэрыялу. Эндзі Блэкберн, выканаўчы віцэ-прэзідэнт па стратэгіі NIron Magnets, сказаў: «За больш чым 100 гадоў у нас можа быць толькі некалькі магчымасцей набыць новыя магніты для бізнесу». NIron Magnets — адзін з нямногіх стартапаў, якія спрабуюць скарыстацца наступнай магчымасцю.
Блэкберн і іншыя лічаць, што, хутчэй за ўсё, Тэсла вырашыў абысціся значна менш магутным магнітам. Сярод многіх магчымых варыянтаў найбольш відавочным з'яўляецца ферыт: кераміка, якая складаецца з жалеза і кіслароду, змяшаных з невялікай колькасцю металу, напрыклад, стронцыю. Ён танны і просты ў вырабе, і з 1950-х гадоў дзверы халадзільнікаў па ўсім свеце вырабляюцца такім чынам.
Але што да аб'ёму, то магнетызм ферыту складае толькі адну дзясятую ад магнетызму неадымавых магнітаў, што выклікае новыя пытанні. Генеральны дырэктар Tesla Ілон Маск заўсёды быў вядомы сваёй бескампраміснасцю, але калі Tesla збіраецца перайсці на ферыт, здаецца, што прыйдзецца пайсці на некаторыя саступкі.
Лёгка паверыць, што батарэі — гэта сіла электрамабіляў, але на самой справе электрамабілі рухае электрамагнітны рухавік. Нездарма і кампанія Tesla, і магнітны блок «Tesla» названы ў гонар адной асобы. Калі электроны праходзяць праз шпулькі ў рухавіку, яны ствараюць электрамагнітнае поле, якое выклікае супрацьлеглую магнітную сілу, прымушаючы вал рухавіка круціцца разам з коламі.
Для задніх колаў аўтамабіляў Tesla гэтыя сілы забяспечваюцца рухавікамі з пастаяннымі магнітамі — дзіўным матэрыялам са стабільным магнітным полем, які не патрабуе ўваходнага току дзякуючы разумнаму кручэнню электронаў вакол атамаў. Tesla пачала дадаваць гэтыя магніты ў аўтамабілі толькі каля пяці гадоў таму, каб павялічыць запас ходу і крутоўны момант без мадэрнізацыі акумулятара. Да гэтага кампанія выкарыстоўвала індукцыйныя рухавікі, вырабленыя на аснове электрамагнітаў, якія генеруюць магнетызм, спажываючы электрычнасць. Мадэлі, абсталяваныя пярэднімі рухавікамі, дагэтуль выкарыстоўваюць гэты рэжым.
Крок Tesla па адмове ад рэдказямельных элементаў і магнітаў выглядае крыху дзіўным. Аўтамабільныя кампаніі часта апантаныя эфектыўнасцю, асабліва ў выпадку з электрамабілямі, дзе яны ўсё яшчэ спрабуюць пераканаць кіроўцаў пераадолець свой страх перад запасам ходу. Але па меры таго, як вытворцы аўтамабіляў пачынаюць пашыраць маштабы вытворчасці электрамабіляў, многія праекты, якія раней лічыліся занадта неэфектыўнымі, зноў з'яўляюцца на першы план.
Гэта падштурхнула вытворцаў аўтамабіляў, у тым ліку Tesla, выпускаць больш аўтамабіляў з выкарыстаннем літый-жалеза-фасфатных (LFP) акумулятараў. У параўнанні з акумулятарамі, якія змяшчаюць такія элементы, як кобальт і нікель, гэтыя мадэлі часта маюць меншы запас ходу. Гэта старая тэхналогія з большай вагой і меншай ёмістасцю захоўвання. У цяперашні час Model 3, якая працуе на нізкай хуткасці, мае запас ходу 272 мілі (прыблізна 438 кіламетраў), у той час як дыстанцыйна кіраваная Model S, абсталяваная больш дасканалымі акумулятарамі, можа дасягнуць 400 міль (640 кіламетраў). Аднак выкарыстанне літый-жалеза-фасфатных акумулятараў можа быць больш разумным бізнес-выбарам, бо дазваляе пазбегнуць выкарыстання больш дарагіх і нават палітычна рызыкоўных матэрыялаў.
Аднак, наўрад ці Tesla проста заменіць магніты чымсьці горшым, напрыклад, ферытам, не ўносячы ніякіх іншых змен. Фізік з Упсальскага ўніверсітэта Алайна Вішна сказала: «У вашым аўтамабілі будзе велізарны магніт. На шчасце, электрарухавікі — гэта даволі складаныя машыны з мноствам іншых кампанентаў, якія тэарэтычна можна пераставіць, каб паменшыць уплыў выкарыстання слабейшых магнітаў».
У камп'ютэрных мадэлях кампанія Proterial, якая вырабляе матэрыялы, нядаўна вызначыла, што многія паказчыкі прадукцыйнасці рухавікоў з рэдказямельных элементаў можна паўтарыць, старанна размясціўшы ферытавыя магніты і адрэгуляваўшы іншыя аспекты канструкцыі рухавіка. У гэтым выпадку вага рухавіка павялічваецца толькі прыкладна на 30%, што можа быць невялікай розніцай у параўнанні з агульнай вагой аўтамабіля.
Нягледзячы на гэтыя цяжкасці, у аўтамабільных кампаній усё яшчэ ёсць шмат прычын адмовіцца ад рэдказямельных элементаў, калі яны могуць гэта зрабіць. Кошт усяго рынку рэдказямельных элементаў падобны да кошту рынку яек у Злучаных Штатах, і тэарэтычна рэдказямельныя элементы можна здабываць, апрацоўваць і пераўтвараць у магніты па ўсім свеце, але на самой справе гэтыя працэсы ствараюць шмат праблем.
Аналітык мінералаў і папулярны блогер па назіранні за рэдказямельнымі элементамі Томас Крумер сказаў: «Гэта галіна абаротам у 10 мільярдаў долараў, але кошт прадуктаў, якія ствараюцца штогод, вагаецца ад 2 да 3 трыльёнаў долараў, што з'яўляецца велізарным рычагом. Тое ж самае тычыцца аўтамабіляў. Нават калі яны ўтрымліваюць толькі некалькі кілаграмаў гэтага рэчыва, іх выдаленне азначае, што аўтамабілі больш не могуць ездзіць, калі вы не гатовыя перапрацаваць увесь рухавік».
Злучаныя Штаты і Еўропа спрабуюць дыверсіфікаваць гэты ланцужок паставак. Каліфарнійскія шахты па здабычы рэдказямельных элементаў, якія былі зачыненыя ў пачатку 21 стагоддзя, нядаўна зноў адкрыліся і ў цяперашні час пастаўляюць 15% сусветных рэсурсаў рэдказямельных элементаў. У Злучаных Штатах дзяржаўным установам (асабліва Міністэрству абароны) неабходна забяспечваць магутнымі магнітамі такое абсталяванне, як самалёты і спадарожнікі, і яны з энтузіязмам інвестуюць у ланцужкі паставак унутры краіны і ў такіх рэгіёнах, як Японія і Еўропа. Але, улічваючы кошт, неабходныя тэхналогіі і экалагічныя праблемы, гэта павольны працэс, які можа доўжыцца некалькі гадоў ці нават дзесяцігоддзяў.
Час публікацыі: 11 мая 2023 г.