Do các vấn đề về chuỗi cung ứng và môi trường, bộ phận truyền động của Tesla đang làm việc chăm chỉ để loại bỏ nam châm đất hiếm khỏi động cơ và đang tìm kiếm các giải pháp thay thế.
Tesla chưa phát minh ra một vật liệu nam châm hoàn toàn mới, vì vậy nó có thể làm được với công nghệ hiện có, rất có thể sử dụng ferrite giá rẻ và dễ dàng được sản xuất.
Bằng cách cẩn thận định vị nam châm ferrite và điều chỉnh các khía cạnh khác của thiết kế động cơ, nhiều chỉ số hiệu suất củaTrái đất hiếmĐộng cơ ổ đĩa có thể được nhân rộng. Trong trường hợp này, trọng lượng của động cơ chỉ tăng khoảng 30%, có thể là một sự khác biệt nhỏ so với trọng lượng tổng thể của xe.
4. Vật liệu nam châm mới cần có ba đặc điểm cơ bản sau: 1) chúng cần phải có từ tính; 2) tiếp tục duy trì từ tính trong sự hiện diện của các từ trường khác; 3) Có thể chịu được nhiệt độ cao.
Theo Tencent Technology News, nhà sản xuất xe điện Tesla đã tuyên bố rằng các yếu tố đất hiếm sẽ không còn được sử dụng trong động cơ xe hơi của mình, điều đó có nghĩa là các kỹ sư của Tesla sẽ phải giải phóng hoàn toàn sự sáng tạo của họ trong việc tìm kiếm các giải pháp thay thế.
Tháng trước, Elon Musk đã phát hành phần thứ ba của Kế hoạch tổng thể tại sự kiện Ngày đầu tư Tesla. Trong số đó, có một chi tiết nhỏ đã gây ra một cảm giác trong lĩnh vực vật lý. Colin Campbell, một giám đốc điều hành cấp cao của bộ phận truyền động của Tesla, tuyên bố rằng nhóm của ông đang loại bỏ nam châm đất hiếm khỏi động cơ do các vấn đề về chuỗi cung ứng và tác động tiêu cực đáng kể của việc tạo ra nam châm đất hiếm.
Để đạt được mục tiêu này, Campbell đã trình bày hai slide liên quan đến ba vật liệu bí ẩn được dán nhãn khéo léo là Trái đất hiếm 1, Trái đất hiếm 2 và Trái đất hiếm 3. Trượt đầu tiên đại diện cho tình hình hiện tại của Tesla, trong đó lượng đất hiếm được sử dụng bởi công ty trong mỗi chiếc xe dao động từ nửa kg đến 10 gram. Trên slide thứ hai, việc sử dụng tất cả các yếu tố đất hiếm đã được giảm xuống bằng không.
Đối với các bác sĩ từ tính nghiên cứu sức mạnh ma thuật được tạo ra bởi chuyển động điện tử trong một số vật liệu nhất định, danh tính của đất hiếm 1 có thể dễ dàng nhận ra, đó là neodymium. Khi được thêm vào các yếu tố phổ biến như sắt và boron, kim loại này có thể giúp tạo ra một từ trường mạnh mẽ. Nhưng rất ít vật liệu có chất lượng này, và thậm chí ít các yếu tố đất hiếm hơn tạo ra từ trường có thể di chuyển những chiếc xe Tesla nặng hơn 2000 kg, cũng như nhiều thứ khác từ robot công nghiệp đến máy bay chiến đấu. Nếu Tesla có kế hoạch loại bỏ neodymium và các yếu tố đất hiếm khác khỏi động cơ, thì nam châm nào sẽ sử dụng thay thế?
Đối với các nhà vật lý, một điều là chắc chắn: Tesla không phát minh ra một loại vật liệu từ tính hoàn toàn mới. Andy Blackburn, phó chủ tịch điều hành chiến lược tại Niron Magnets, cho biết, trong hơn 100 năm, chúng ta chỉ có thể có một vài cơ hội để có được nam châm kinh doanh mới. Niron Magnets là một trong số ít các công ty khởi nghiệp cố gắng nắm bắt cơ hội tiếp theo.
Blackburn và những người khác tin rằng nhiều khả năng Tesla đã quyết định làm với một nam châm ít mạnh mẽ hơn nhiều. Trong số nhiều khả năng, ứng cử viên rõ ràng nhất là Ferrite: một loại gốm bao gồm sắt và oxy, trộn với một lượng nhỏ kim loại như strontium. Nó vừa rẻ vừa dễ sản xuất, và từ những năm 1950, cửa tủ lạnh trên khắp thế giới đã được sản xuất theo cách này.
Nhưng về mặt khối lượng, từ tính của ferrite chỉ là một phần mười so với nam châm neodymium, đặt ra những câu hỏi mới. Giám đốc điều hành Tesla Elon Musk luôn được biết đến là người không khoan nhượng, nhưng nếu Tesla chuyển sang Ferrite, có vẻ như một số nhượng bộ phải được thực hiện.
Thật dễ dàng để tin rằng pin là sức mạnh của xe điện, nhưng thực tế, đó là lái xe điện từ lái xe điện. Không phải ngẫu nhiên mà cả công ty Tesla và đơn vị từ tính là Tes Tesla, được đặt theo tên của cùng một người. Khi các electron chảy qua các cuộn dây trong động cơ, chúng tạo ra một trường điện từ điều khiển lực từ đối diện, khiến trục của động cơ quay bằng bánh xe.
Đối với các bánh sau của xe Tesla, các lực này được cung cấp bởi các động cơ với nam châm vĩnh cửu, một vật liệu kỳ lạ với từ trường ổn định và không có đầu vào hiện tại, nhờ vào vòng quay thông minh của các electron xung quanh các nguyên tử. Tesla chỉ bắt đầu thêm các nam châm này vào ô tô khoảng năm năm trước, để mở rộng phạm vi và tăng mô -men xoắn mà không cần nâng cấp pin. Trước đó, công ty đã sử dụng động cơ cảm ứng được sản xuất xung quanh các điện cực, tạo ra từ tính bằng cách tiêu thụ điện. Những mô hình được trang bị động cơ phía trước vẫn đang sử dụng chế độ này.
Động thái của Tesla để từ bỏ trái đất và nam châm hiếm có vẻ hơi lạ. Các công ty xe hơi thường bị ám ảnh bởi hiệu quả, đặc biệt là trong trường hợp xe điện, nơi họ vẫn đang cố gắng thuyết phục các tài xế vượt qua nỗi sợ hãi của họ. Nhưng khi các nhà sản xuất ô tô bắt đầu mở rộng quy mô sản xuất của xe điện, nhiều dự án trước đây được coi là quá kém hiệu quả.
Điều này đã thúc đẩy các nhà sản xuất ô tô, bao gồm Tesla, sản xuất nhiều xe hơn bằng cách sử dụng pin Lithium Iron Phosphate (LFP). So với pin chứa các yếu tố như coban và niken, các mô hình này thường có phạm vi ngắn hơn. Đây là một công nghệ cũ với trọng lượng lớn hơn và khả năng lưu trữ thấp hơn. Hiện tại, Model 3 được cung cấp bởi công suất tốc độ thấp có phạm vi 272 dặm (khoảng 438 km), trong khi mô hình từ xa được trang bị pin tiên tiến hơn có thể đạt tới 400 dặm (640 km). Tuy nhiên, việc sử dụng pin lithium Iron phosphate có thể là một lựa chọn kinh doanh hợp lý hơn, bởi vì nó tránh được việc sử dụng các vật liệu nguy hiểm chính trị và đắt tiền hơn.
Tuy nhiên, Tesla dường như không chỉ đơn giản là thay thế nam châm bằng một thứ gì đó tồi tệ hơn, chẳng hạn như Ferrite, mà không thực hiện bất kỳ thay đổi nào khác. Nhà vật lý học của Đại học Uppsala Alaina Vishna cho biết, Bạn sẽ mang một nam châm khổng lồ trong xe của bạn. May mắn thay, động cơ điện là các máy khá phức tạp với nhiều thành phần khác có thể được sắp xếp lại để giảm tác động của việc sử dụng nam châm yếu hơn.
Trong các mô hình máy tính, công ty vật liệu bảo vệ gần đây đã xác định rằng nhiều chỉ số hiệu suất của động cơ ổ đĩa đất hiếm có thể được nhân rộng bằng cách định vị cẩn thận nam châm ferrite và điều chỉnh các khía cạnh khác của thiết kế động cơ. Trong trường hợp này, trọng lượng của động cơ chỉ tăng khoảng 30%, có thể là một sự khác biệt nhỏ so với trọng lượng tổng thể của xe.
Bất chấp những cơn đau đầu này, các công ty xe hơi vẫn có nhiều lý do để từ bỏ các yếu tố đất hiếm, miễn là họ có thể làm như vậy. Giá trị của toàn bộ thị trường Trái đất hiếm tương tự như thị trường trứng ở Hoa Kỳ, và về mặt lý thuyết, các yếu tố đất hiếm có thể được khai thác, xử lý và chuyển đổi thành nam châm trên toàn thế giới, nhưng trong thực tế, các quá trình này đưa ra nhiều thách thức.
Nhà phân tích khoáng sản và blogger quan sát trái đất quý hiếm Thomas Krumer cho biết, Đây là một ngành công nghiệp trị giá 10 tỷ đô la, nhưng giá trị của các sản phẩm được tạo ra mỗi năm dao động từ 2 nghìn tỷ đô la đến 3 nghìn tỷ đô la, là một đòn bẩy khổng lồ. Điều tương tự cũng xảy ra với xe hơi. Ngay cả khi chúng chỉ chứa một vài kg của chất này, việc loại bỏ chúng có nghĩa là những chiếc xe không còn có thể chạy trừ khi bạn sẵn sàng thiết kế lại toàn bộ động cơ
Hoa Kỳ và Châu Âu đang cố gắng đa dạng hóa chuỗi cung ứng này. Các mỏ đất hiếm ở California, đã bị đóng cửa vào đầu thế kỷ 21, gần đây đã mở cửa trở lại và hiện đang cung cấp 15% tài nguyên trái đất quý hiếm của thế giới. Tại Hoa Kỳ, các cơ quan chính phủ (đặc biệt là Bộ Quốc phòng) cần cung cấp nam châm mạnh mẽ cho các thiết bị như máy bay và vệ tinh, và họ rất nhiệt tình về việc đầu tư vào chuỗi cung ứng trong nước và ở các khu vực như Nhật Bản và Châu Âu. Nhưng xem xét chi phí, công nghệ bắt buộc và các vấn đề môi trường, đây là một quá trình chậm có thể kéo dài trong vài năm hoặc thậm chí nhiều thập kỷ.
Thời gian đăng: Tháng 5-11-2023