Մատակարարման շղթայի և շրջակա միջավայրի հետ կապված խնդիրների պատճառով Tesla-ի էլեկտրահաղորդման բաժինը քրտնաջան աշխատում է հազվագյուտ հողային մագնիսները շարժիչներից հեռացնելու ուղղությամբ և փնտրում է այլընտրանքային լուծումներ:
Tesla-ն դեռ չի հորինել ամբողջովին նոր մագնիսական նյութ, ուստի այն կարող է բավարարվել գոյություն ունեցող տեխնոլոգիայով՝ ամենայն հավանականությամբ օգտագործելով էժան և հեշտությամբ արտադրվող ֆերիտ:
Ֆերիտային մագնիսները ուշադիր տեղավորելով և շարժիչի նախագծման այլ ասպեկտները կարգավորելով՝ շատ արդյունավետության ցուցիչներհազվագյուտ երկիրշարժիչ շարժիչները կարող են կրկնօրինակվել:Այս դեպքում շարժիչի քաշը ավելանում է միայն 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) պետք է ունենան մագնիսականություն.2) Շարունակել պահպանել մագնիսականությունը այլ մագնիսական դաշտերի առկայության դեպքում.3) կարող է դիմակայել բարձր ջերմաստիճաններին:
Ըստ Tencent Technology News-ի, էլեկտրական մեքենաներ արտադրող Tesla-ն հայտարարել է, որ հազվագյուտ հողային տարրեր այլևս չեն օգտագործվի իր մեքենաների շարժիչներում, ինչը նշանակում է, որ Tesla-ի ինժեներները պետք է լիովին սանձազերծեն իրենց ստեղծագործականությունը այլընտրանքային լուծումներ գտնելու հարցում:
Անցյալ ամիս Իլոն Մասկը թողարկեց «Գլխավոր պլանի երրորդ մասը» Tesla Investor Day միջոցառմանը:Դրանց թվում կա մի փոքրիկ դետալ, որը սենսացիա է առաջացրել ֆիզիկայի ոլորտում.Tesla-ի էլեկտրահաղորդման բաժնի ավագ գործադիր Քոլին Քեմփբելը հայտարարեց, որ իր թիմը հեռացնում է հազվագյուտ հողային մագնիսները շարժիչներից՝ մատակարարման շղթայի խնդիրների և հազվագյուտ հողային մագնիսների արտադրության զգալի բացասական ազդեցության պատճառով:
Այս նպատակին հասնելու համար Քեմփբելը ներկայացրեց երկու սլայդ, որոնք ներառում էին երեք առեղծվածային նյութեր, որոնք խելամտորեն պիտակավորված էին որպես հազվագյուտ երկիր 1, հազվագյուտ երկիր 2 և հազվագյուտ երկիր 3: Առաջին սլայդը ներկայացնում է Tesla-ի ներկայիս իրավիճակը, որտեղ ընկերության կողմից օգտագործվող հազվագյուտ հողերի քանակը յուրաքանչյուր մեքենայի մեջ: տատանվում է կես կիլոգրամից մինչև 10 գրամ:Երկրորդ սլայդում հազվագյուտ հողային տարրերի օգտագործումը հասցվել է զրոյի:
Մագնիսագետների համար, ովքեր ուսումնասիրում են որոշ նյութերում էլեկտրոնային շարժման արդյունքում առաջացած կախարդական ուժը, հազվագյուտ հողի 1-ի ինքնությունը հեշտությամբ ճանաչելի է, որը նեոդիմն է:Երբ ավելացվում է սովորական տարրերին, ինչպիսիք են երկաթը և բորը, այս մետաղը կարող է օգնել ստեղծել ուժեղ, միշտ մագնիսական դաշտ:Սակայն քիչ նյութեր ունեն այս որակը, և նույնիսկ ավելի քիչ հազվագյուտ երկրային տարրերը առաջացնում են մագնիսական դաշտեր, որոնք կարող են տեղափոխել Tesla-ի 2000 կիլոգրամ քաշով մեքենաները, ինչպես նաև շատ այլ բաներ՝ արդյունաբերական ռոբոտներից մինչև կործանիչներ:Եթե Tesla-ն նախատեսում է շարժիչից հեռացնել նեոդիմը և այլ հազվագյուտ հողային տարրեր, ո՞ր մագնիսը կօգտագործի դրա փոխարեն:
Ֆիզիկոսների համար մի բան հաստատ է. Տեսլան մագնիսական նյութի բոլորովին նոր տեսակ չի հորինել։Էնդի Բլեքբերնը՝ NIron Magnets-ի ռազմավարության գործադիր փոխնախագահը, ասել է. «100 տարուց ավել մենք կարող ենք ունենալ միայն մի քանի հնարավորություն՝ նոր բիզնես մագնիսներ ձեռք բերելու համար»:NIron Magnets-ը այն քիչ ստարտափներից մեկն է, որը փորձում է օգտվել հաջորդ հնարավորությունից:
Բլեքբերնը և մյուսները կարծում են, որ ավելի հավանական է, որ Tesla-ն որոշել է բավարարվել շատ ավելի քիչ հզոր մագնիսով:Բազմաթիվ հնարավորությունների թվում ամենաակնառու թեկնածուն ֆերիտն է. երկաթից և թթվածնից կազմված կերամիկա՝ խառնված փոքր քանակությամբ մետաղի հետ, ինչպիսին է ստրոնցիումը:Այն և՛ էժան է, և՛ հեշտ է արտադրվում, և 1950-ականներից ի վեր ամբողջ աշխարհում սառնարանների դռները արտադրվում են այս ձևով:
Բայց ծավալի առումով ֆերիտի մագնիսականությունը նեոդիմումային մագնիսների միայն մեկ տասներորդն է, ինչը նոր հարցեր է առաջացնում։Tesla-ի գործադիր տնօրեն Իլոն Մասկը միշտ հայտնի է եղել անզիջում լինելու համար, բայց եթե Tesla-ն պետք է անցնի ֆերիտի, կարծես թե պետք է որոշ զիջումներ անել:
Հեշտ է հավատալ, որ մարտկոցները էլեկտրական մեքենաների ուժն են, բայց իրականում էլեկտրամագնիսական շարժիչն է, որ վարում է էլեկտրական մեքենաները:Պատահական չէ, որ և՛ Tesla ընկերությունը, և՛ «Tesla» մագնիսական միավորը կոչվում են նույն անձի անունով։Երբ էլեկտրոնները հոսում են շարժիչի կծիկների միջով, նրանք առաջացնում են էլեկտրամագնիսական դաշտ, որը մղում է հակառակ մագնիսական ուժը, ինչի հետևանքով շարժիչի լիսեռը պտտվում է անիվների հետ:
Tesla մեքենաների հետևի անիվների համար այս ուժերն ապահովվում են մշտական մագնիսներով շարժիչներով, կայուն մագնիսական դաշտով և հոսանքի ներթափանցմամբ տարօրինակ նյութով, շնորհիվ ատոմների շուրջ էլեկտրոնների խելացի պտույտի:Tesla-ն սկսեց այս մագնիսներն ավելացնել մեքենաներին միայն մոտ հինգ տարի առաջ, որպեսզի ընդլայնի տիրույթը և մեծացնի ոլորող մոմենտը՝ առանց մարտկոցի թարմացման:Մինչ այս ընկերությունն օգտագործում էր էլեկտրամագնիսների շուրջ արտադրված ինդուկցիոն շարժիչներ, որոնք էլեկտրաէներգիա սպառելով առաջացնում են մագնիսականություն։Առջևի շարժիչներով հագեցած այդ մոդելները դեռ օգտագործում են այս ռեժիմը:
Տեսլայի քայլը՝ հրաժարվելու հազվագյուտ հողերից և մագնիսներից, մի փոքր տարօրինակ է թվում:Ավտոմոբիլային ընկերությունները հաճախ տարված են արդյունավետությամբ, հատկապես էլեկտրական մեքենաների դեպքում, որտեղ նրանք դեռ փորձում են վարորդներին համոզել հաղթահարել տիրույթի վախը:Բայց քանի որ ավտոարտադրողները սկսում են ընդլայնել էլեկտրական մեքենաների արտադրության մասշտաբները, շատ նախագծեր, որոնք նախկինում համարվում էին չափազանց անարդյունավետ, նորից հայտնվում են:
Սա ավտոմեքենա արտադրողներին, ներառյալ Tesla-ին, դրդել է ավելի շատ մեքենաներ արտադրել՝ օգտագործելով լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LFP) մարտկոցներ:Համեմատած այնպիսի տարրեր պարունակող մարտկոցների հետ, ինչպիսիք են կոբալտը և նիկելը, այս մոդելները հաճախ ավելի կարճ հեռահարություն ունեն:Սա ավելի հին տեխնոլոգիա է՝ ավելի մեծ քաշով և պահեստավորման ավելի ցածր հզորությամբ:Ներկայումս ցածր արագությամբ սնվող Model 3-ն ունի 272 մղոն (մոտ 438 կիլոմետր) հեռահարություն, մինչդեռ ավելի առաջադեմ մարտկոցներով հագեցած Model S-ը կարող է հասնել 400 մղոն (640 կիլոմետր):Այնուամենայնիվ, լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ մարտկոցի օգտագործումը կարող է լինել ավելի խելամիտ բիզնես ընտրություն, քանի որ այն խուսափում է ավելի թանկ և նույնիսկ քաղաքականապես ռիսկային նյութերի օգտագործումից:
Այնուամենայնիվ, Tesla-ն դժվար թե պարզապես մագնիսները փոխարինի ավելի վատ բանով, ինչպիսին է ֆերիտը, առանց որևէ այլ փոփոխություն կատարելու:Ուփսալայի համալսարանի ֆիզիկոս Ալաինա Վիշնան ասել է. «Դուք հսկայական մագնիս եք կրելու ձեր մեքենայում:Բարեբախտաբար, էլեկտրական շարժիչները բավականին բարդ մեքենաներ են բազմաթիվ այլ բաղադրիչներով, որոնք տեսականորեն կարող են վերադասավորվել ավելի թույլ մագնիսների օգտագործման ազդեցությունը նվազեցնելու համար:
Համակարգչային մոդելներում Proterial նյութական ընկերությունը վերջերս որոշեց, որ հազվագյուտ հողային շարժիչների աշխատանքի շատ ցուցիչներ կարող են կրկնօրինակվել ֆերիտային մագնիսները զգուշորեն տեղադրելու և շարժիչի դիզայնի այլ ասպեկտները կարգավորելու միջոցով:Այս դեպքում շարժիչի քաշը ավելանում է միայն մոտ 30%-ով, ինչը կարող է փոքր տարբերություն լինել մեքենայի ընդհանուր քաշի համեմատ:
Չնայած այս գլխացավերին, ավտոմոբիլային ընկերությունները դեռ շատ պատճառներ ունեն հրաժարվելու հազվագյուտ հողային տարրերից, պայմանով, որ նրանք կարողանան դա անել:Հազվագյուտ հողերի ամբողջ շուկայի արժեքը նման է Միացյալ Նահանգների ձվի շուկայի արժեքին, և տեսականորեն հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են արդյունահանվել, մշակվել և վերածվել մագնիսների ամբողջ աշխարհում, բայց իրականում այս գործընթացները բազմաթիվ մարտահրավերներ են ներկայացնում:
Օգտակար հանածոների վերլուծաբան և հազվագյուտ հողերի դիտարկման հանրաճանաչ բլոգեր Թոմաս Կրումերն ասում է. «Սա 10 միլիարդ դոլար արժողությամբ արդյունաբերություն է, բայց ամեն տարի ստեղծված արտադրանքի արժեքը տատանվում է 2 տրիլիոնից մինչև 3 տրիլիոն դոլար, ինչը հսկայական լծակ է:Նույնը վերաբերում է մեքենաներին:Նույնիսկ եթե դրանք պարունակում են ընդամենը մի քանի կիլոգրամ այս նյութ, դրանք հեռացնելը նշանակում է, որ մեքենաներն այլևս չեն կարող աշխատել, քանի դեռ չեք ցանկանում վերանախագծել ամբողջ շարժիչը:
Միացյալ Նահանգները և Եվրոպան փորձում են դիվերսիֆիկացնել մատակարարման այս շղթան:Կալիֆորնիայի հազվագյուտ հողային հանքերը, որոնք փակվել են 21-րդ դարի սկզբին, վերջերս վերաբացվել են և ներկայումս մատակարարում են աշխարհի հազվագյուտ հողային պաշարների 15%-ը:Միացյալ Նահանգներում պետական կառույցները (հատկապես Պաշտպանության նախարարությունը) պետք է հզոր մագնիսներ տրամադրեն այնպիսի սարքավորումների համար, ինչպիսիք են ինքնաթիռներն ու արբանյակները, և նրանք ոգևորված են ներքին մատակարարման շղթաներում ներդրումներ կատարելով և այնպիսի տարածաշրջաններում, ինչպիսիք են Ճապոնիան և Եվրոպան:Բայց հաշվի առնելով ծախսերը, պահանջվող տեխնոլոգիաները և բնապահպանական խնդիրները, սա դանդաղ գործընթաց է, որը կարող է տևել մի քանի տարի կամ նույնիսկ տասնամյակներ:
Հրապարակման ժամանակը` մայիս-11-2023