Մատակարարման շղթայի և շրջակա միջավայրի հետ կապված խնդիրների պատճառով, Tesla-ի շարժիչային համակարգի բաժինը մեծ ջանքեր է գործադրում շարժիչներից հազվագյուտ մետաղական մագնիսները հեռացնելու ուղղությամբ և փնտրում է այլընտրանքային լուծումներ։
Tesla-ն դեռևս չի հորինել բոլորովին նոր մագնիսական նյութ, ուստի այն կարող է օգտագործել արդեն իսկ գոյություն ունեցող տեխնոլոգիան՝ ամենայն հավանականությամբ օգտագործելով էժան և հեշտությամբ արտադրվող ֆերիտ։
Ֆերիտային մագնիսների ուշադիր դիրքավորմամբ և շարժիչի նախագծման այլ ասպեկտների կարգավորմամբ, շատ ցուցանիշների արդյունավետությունըհազվագյուտ հողշարժիչները կարող են կրկնօրինակվել։ Այս դեպքում շարժիչի քաշը մեծանում է ընդամենը մոտ 30%-ով, ինչը կարող է փոքր տարբերություն լինել մեքենայի ընդհանուր քաշի համեմատ։
4. Նոր մագնիսական նյութերը պետք է ունենան հետևյալ երեք հիմնական բնութագրերը՝ 1) դրանք պետք է ունենան մագնիսականություն. 2) շարունակեն պահպանել մագնիսականությունը այլ մագնիսական դաշտերի առկայության դեպքում. 3) կարող են դիմակայել բարձր ջերմաստիճաններին։
Tencent Technology News-ի փոխանցմամբ՝ էլեկտրական մեքենաների արտադրող Tesla-ն հայտարարել է, որ իր մեքենաների շարժիչներում այլևս չեն օգտագործվի հազվագյուտ հողային տարրեր, ինչը նշանակում է, որ Tesla-ի ինժեներները ստիպված կլինեն լիովին բացահայտել իրենց ստեղծագործականությունը այլընտրանքային լուծումներ գտնելու գործում։
Անցյալ ամիս Էլոն Մասկը Tesla Investor Day միջոցառման ժամանակ հրապարակեց «Գլխավոր պլանի երրորդ մասը»։ Դրանց թվում կա մի փոքրիկ մանրամասնություն, որը սենսացիա է առաջացրել ֆիզիկայի ոլորտում։ Tesla-ի շարժիչային համակարգի բաժնի ավագ գործադիր տնօրեն Քոլին Քեմփբելը հայտարարել է, որ իր թիմը շարժիչներից հեռացնում է հազվագյուտ մետաղական մագնիսները՝ մատակարարման շղթայի խնդիրների և հազվագյուտ մետաղական մագնիսներ արտադրելու զգալի բացասական ազդեցության պատճառով։
Այս նպատակին հասնելու համար Քեմփբելը ներկայացրեց երկու սլայդ, որոնք ներառում էին երեք խորհրդավոր նյութեր, որոնք հնարամտորեն անվանվել են որպես հազվագյուտ հողային տարրեր 1, հազվագյուտ հողային տարրեր 2 և հազվագյուտ հողային տարրեր 3: Առաջին սլայդը ներկայացնում է Tesla-ի ներկայիս իրավիճակը, որտեղ ընկերության կողմից յուրաքանչյուր մեքենայում օգտագործվող հազվագյուտ հողային տարրերի քանակը տատանվում է կես կիլոգրամից մինչև 10 գրամ: Երկրորդ սլայդում բոլոր հազվագյուտ հողային տարրերի օգտագործումը կրճատվել է մինչև զրո:
Որոշակի նյութերում էլեկտրոնային շարժման կողմից առաջացող կախարդական ուժն ուսումնասիրող մագնիսագետների համար հազվագյուտ հողային 1-ի ինքնությունը հեշտությամբ ճանաչելի է։ Երբ այն ավելացվում է այնպիսի տարածված տարրերի, ինչպիսիք են երկաթը և բորը, այս մետաղը կարող է օգնել ստեղծել ուժեղ, միշտ ակտիվ մագնիսական դաշտ։ Սակայն քիչ նյութեր ունեն այս որակը, և նույնիսկ ավելի քիչ հազվագյուտ հողային տարրեր են առաջացնում մագնիսական դաշտեր, որոնք կարող են շարժել 2000 կիլոգրամից ավելի քաշ ունեցող Tesla մեքենաներ, ինչպես նաև շատ այլ բաներ՝ արդյունաբերական ռոբոտներից մինչև կործանիչ ինքնաթիռներ։ Եթե Tesla-ն պլանավորում է շարժիչից հեռացնել նեոդիմիումը և այլ հազվագյուտ հողային տարրեր, ապա որ մագնիսը կօգտագործի դրա փոխարեն։
Ֆիզիկոսների համար մեկ բան հաստատ է. Տեսլան չի հորինել մագնիսական նյութի բոլորովին նոր տեսակ: NIron Magnets-ի ռազմավարության գծով գործադիր փոխնախագահ Էնդի Բլեքբըրնն ասել է. «100 տարուց ավելի մենք կարող ենք ունենալ միայն մի քանի հնարավորություն նոր բիզնես մագնիսներ ձեռք բերելու»: NIron Magnets-ը այն քիչ ստարտափներից մեկն է, որը փորձում է օգտվել հաջորդ հնարավորությունից:
Բլեքբըրնը և ուրիշները կարծում են, որ ավելի հավանական է, որ Տեսլան որոշել է բավարարվել շատ ավելի քիչ հզոր մագնիսով: Շատ հնարավորությունների շարքում ամենաակնհայտ թեկնածուն ֆերիտն է՝ երկաթից և թթվածնից կազմված կերամիկան, որը խառնվում է փոքր քանակությամբ մետաղի, օրինակ՝ ստրոնցիումի հետ: Այն և՛ էժան է, և՛ հեշտ է արտադրել, և 1950-ական թվականներից ի վեր ամբողջ աշխարհում սառնարանների դռները արտադրվում են այս եղանակով:
Սակայն ծավալի առումով, ֆերիտի մագնիսականությունը նեոդիմիումային մագնիսների մագնիսականության միայն մեկ տասներորդն է, ինչը նոր հարցեր է առաջացնում: Tesla-ի գործադիր տնօրեն Էլոն Մասկը միշտ հայտնի է եղել անզիջում լինելով, բայց եթե Tesla-ն պետք է անցնի ֆերիտի, թվում է, թե պետք է որոշ զիջումներ անել:
Հեշտ է հավատալ, որ էլեկտրական մեքենաների շարժիչ ուժը մարտկոցներն են, բայց իրականում էլեկտրական մեքենաները շարժվում են էլեկտրամագնիսական շարժիչով։ Պատահական չէ, որ և՛ Tesla ընկերությունը, և՛ «Tesla» մագնիսական բլոկը նույն անձի անունով են կոչվում։ Երբ էլեկտրոնները հոսում են շարժիչի կծիկներով, դրանք առաջացնում են էլեկտրամագնիսական դաշտ, որը առաջացնում է հակառակ մագնիսական ուժ, ինչի հետևանքով շարժիչի լիսեռը պտտվում է անիվների հետ միասին։
Tesla մեքենաների հետևի անիվների համար այս ուժերը ապահովվում են մշտական մագնիսներով շարժիչներով, որոնք տարօրինակ նյութ են՝ կայուն մագնիսական դաշտով և առանց հոսանքի մուտքի, շնորհիվ ատոմների շուրջ էլեկտրոնների խելացի պտույտի: Tesla-ն այս մագնիսները մեքենաներին ավելացրել է մոտ հինգ տարի առաջ՝ մարտկոցը թարմացնելու առանց հեռահարությունը մեծացնելու և պտտող մոմենտը մեծացնելու համար: Մինչ այդ ընկերությունն օգտագործում էր էլեկտրամագնիսների շուրջ պատրաստված ինդուկցիոն շարժիչներ, որոնք էլեկտրաէներգիա սպառելով առաջացնում են մագնիսականություն: Առջևի շարժիչներով հագեցած մոդելները դեռևս օգտագործում են այս ռեժիմը:
Tesla-ի կողմից հազվագյուտ հողային մետաղներից և մագնիսներից հրաժարվելու քայլը մի փոքր տարօրինակ է թվում: Ավտոմեքենաների արտադրողները հաճախ մոլուցքով են մոտենում արդյունավետությանը, հատկապես էլեկտրական մեքենաների դեպքում, որտեղ նրանք դեռևս փորձում են համոզել վարորդներին հաղթահարել իրենց վախը հեռավորության նկատմամբ: Սակայն, քանի որ ավտոմեքենաների արտադրողները սկսում են ընդլայնել էլեկտրական մեքենաների արտադրության մասշտաբները, շատ նախագծեր, որոնք նախկինում համարվում էին չափազանց անարդյունավետ, կրկին հայտնվում են:
Սա ստիպել է ավտոարտադրողներին, այդ թվում՝ Tesla-ին, ավելի շատ մեքենաներ արտադրել՝ օգտագործելով լիթիում-երկաթի ֆոսֆատ (LFP) մարտկոցներ: Համեմատած կոբալտ և նիկել պարունակող տարրեր պարունակող մարտկոցների հետ, այս մոդելները հաճախ ունեն ավելի կարճ թռիչքի հեռավորություն: Սա ավելի հին տեխնոլոգիա է՝ ավելի մեծ քաշով և ավելի փոքր պահեստային հզորությամբ: Ներկայումս ցածր արագությամբ շարժիչով աշխատող Model 3-ը ունի 272 մղոն (մոտավորապես 438 կիլոմետր) թռիչքի հեռավորություն, մինչդեռ ավելի առաջադեմ մարտկոցներով հագեցած Model S-ը կարող է հասնել 400 մղոն (640 կիլոմետր): Այնուամենայնիվ, լիթիում-երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի օգտագործումը կարող է ավելի խելամիտ բիզնես ընտրություն լինել, քանի որ այն խուսափում է ավելի թանկ և նույնիսկ քաղաքականապես ռիսկային նյութերի օգտագործումից:
Սակայն, քիչ հավանական է, որ Tesla-ն պարզապես փոխարինի մագնիսները ավելի վատ բանով, ինչպիսին է ֆերիտը, առանց որևէ այլ փոփոխություն կատարելու: Ուփսալայի համալսարանի ֆիզիկոս Ալաինա Վիշնան ասել է. «Դուք ձեր մեքենայում հսկայական մագնիս կկրեք: Բարեբախտաբար, էլեկտրական շարժիչները բավականին բարդ մեքենաներ են՝ բազմաթիվ այլ բաղադրիչներով, որոնք տեսականորեն կարող են վերադասավորվել՝ ավելի թույլ մագնիսների օգտագործման ազդեցությունը նվազեցնելու համար»:
Համակարգչային մոդելներում, նյութեր արտադրող Proterial ընկերությունը վերջերս պարզել է, որ հազվագյուտ մետաղներից պատրաստված շարժիչների շատ ցուցանիշներ կարող են վերարտադրվել՝ զգուշորեն տեղադրելով ֆերիտային մագնիսները և կարգավորելով շարժիչի նախագծման այլ ասպեկտները: Այս դեպքում շարժիչի քաշը մեծանում է ընդամենը մոտ 30%-ով, ինչը կարող է փոքր տարբերություն լինել մեքենայի ընդհանուր քաշի համեմատ:
Այս գլխացավանքների չնայած, ավտոմոբիլային ընկերությունները դեռևս բազմաթիվ պատճառներ ունեն հրաժարվելու հազվագյուտ հողային տարրերից, եթե նրանք կարողանան դա անել: Հազվագյուտ հողային մետաղների ամբողջ շուկայի արժեքը նման է Միացյալ Նահանգների ձվի շուկայի արժեքին, և տեսականորեն, հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են արդյունահանվել, վերամշակվել և վերածվել մագնիսների ամբողջ աշխարհում, բայց իրականում այս գործընթացները բազմաթիվ մարտահրավերներ են ներկայացնում:
Հանքանյութերի վերլուծաբան և հազվագյուտ հողերի դիտարկումների հայտնի բլոգեր Թոմաս Քրումերն ասել է. «Սա 10 միլիարդ դոլարի արդյունաբերություն է, բայց ամեն տարի ստեղծված արտադրանքի արժեքը տատանվում է 2-ից մինչև 3 տրիլիոն դոլարի սահմաններում, ինչը հսկայական լծակ է։ Նույնը վերաբերում է նաև մեքենաներին։ Նույնիսկ եթե դրանք պարունակում են այս նյութից ընդամենը մի քանի կիլոգրամ, դրանց հեռացումը նշանակում է, որ մեքենաները այլևս չեն կարող աշխատել, եթե դուք պատրաստ չեք վերաձևավորել ամբողջ շարժիչը»։
Միացյալ Նահանգները և Եվրոպան փորձում են դիվերսիֆիկացնել այս մատակարարման շղթան: Կալիֆոռնիայի հազվագյուտ մետաղների հանքերը, որոնք փակվել էին 21-րդ դարի սկզբին, վերջերս վերաբացվել են և ներկայումս մատակարարում են աշխարհի հազվագյուտ մետաղների պաշարների 15%-ը: Միացյալ Նահանգներում պետական մարմինները (հատկապես Պաշտպանության նախարարությունը) պետք է ապահովեն հզոր մագնիսներ այնպիսի սարքավորումների համար, ինչպիսիք են ինքնաթիռները և արբանյակները, և նրանք ոգևորված են մատակարարման շղթաներում ներդրումներ կատարելու հարցում ինչպես երկրի ներսում, այնպես էլ այնպիսի տարածաշրջաններում, ինչպիսիք են Ճապոնիան և Եվրոպան: Սակայն հաշվի առնելով արժեքը, պահանջվող տեխնոլոգիաները և շրջակա միջավայրի հետ կապված խնդիրները, սա դանդաղ գործընթաց է, որը կարող է տևել մի քանի տարի կամ նույնիսկ տասնամյակներ:
Հրապարակման ժամանակը. Մայիսի 11-2023