Tesla Motors podría considerar reemplazar los imanes de tierras raras con ferritas de bajo rendimiento

Debido a problemas de la cadena de suministro y preocupaciones ambientales, la división de sistemas de propulsión de Tesla está trabajando para eliminar los imanes de tierras raras de los motores eléctricos y buscando alternativas.

 

Tesla aún no ha inventado un material magnético completamente nuevo, por lo que puede usar la tecnología existente por un tiempo, lo más probable es que use ferritas baratas y fáciles de fabricar.

 

Colocando cuidadosamente los imanes de ferrita y ajustando otros aspectos del diseño del motor, se pueden replicar muchas de las propiedades de los motores impulsados ​​por tierras raras Index. En este caso, el peso del motor solo ha aumentado aproximadamente un 30 por ciento, que es en relación con el peso total del automóvil.

La diferencia puede ser pequeña.

El nuevo material magnético debe tener las siguientes tres características básicas: 1) debe ser magnético: 2) continúa siendo magnético en presencia de otros campos magnéticos; 3) Puede soportar altas temperaturas.

 

Noticias de tecnología de Tencent, el fabricante de automóviles eléctricos Tesla dijo que los motores de sus automóviles ya no utilizarán elementos de tierras raras, lo que significa que los ingenieros que prueben Tesla tendrán que dar rienda suelta a su creatividad para encontrar alternativas.

 

El mes pasado, en el evento del Día del inversor de Tesla, Elon Musk lanzó "Master Plan Part III". Entre ellos, hay un pequeño detalle que causó revuelo en el campo de la física. Colin Campbell, un ejecutivo de la división de sistemas de propulsión de Tesla, anunció que su equipo está trabajando para eliminar los imanes de tierras raras de los motores debido a problemas en la cadena de suministro y al impacto negativo excesivo de la producción de imanes de tierras raras.

Para lograr esto, Campbell presentó dos diapositivas que involucraban tres materiales misteriosos que fueron inteligentemente etiquetados como tierras raras 1, tierras raras 2 y tierras raras 3. La primera diapositiva representa el estado actual de Tesla, que usa entre medio kilo y 10 gramos en cada vehículo. En la segunda diapositiva, el número de elementos de tierras raras utilizados cae a cero.

 

Para los magnetistas que estudian el poder mágico de ciertos materiales debido al movimiento de los electrones, la identidad de la tierra rara 1 es fácil de identificar, es decir, el neodimio. Cuando se agrega a elementos comunes como el hierro y el boro, este metal puede ayudar a crear un fuerte campo magnético siempre activo. Pero pocos materiales tienen esta calidad, produciendo autos Tesla que son lo suficientemente grandes como para mover más de 2,000 kilogramos de cicatrices, y los campos magnéticos de muchas otras cosas, desde robots industriales hasta aviones de combate, tienen menos elementos de tierras raras. Si Tesla cuenta

Para eliminar el neodimio y otros elementos de tierras raras del motor, ¿qué imán utilizará en su lugar?

 

Una cosa es cierta para los físicos: Tesla no inventó un material magnético completamente nuevo. Andy Blackburn, vicepresidente ejecutivo de estrategia de NIron Magnetics, dijo: "En más de 100 años, es posible que solo tengamos unas pocas oportunidades para obtener nuevos imanes comerciales". NIronMagnetics es una de las pocas empresas emergentes que intentan aprovechar la próxima oportunidad.

 

Blackburn y otros creen que es más probable que Tesla haya decidido usar un imán mucho menos poderoso. Será eso. Entre las muchas posibilidades, el candidato más obvio es la ferrita: una cerámica compuesta de hierro y oxígeno, con una pequeña cantidad de metal, como el estroncio, se mezcla. Es barato y fácil de fabricar en todo el mundo desde los años 50 del siglo XX.

Las puertas de los frigoríficos se fabrican de esta manera.

 

Pero por volumen, las ferritas son solo una décima parte del magnetismo de los imanes de neodimio, lo que plantea nuevas preguntas. El primer ejecutivo de Tesla, Elon Musk, siempre ha sido conocido por ser intransigente, pero si Tesla va a cambiar a la ferrita, parece que debe hacer algo.

Algunas concesiones. Es fácil pensar que las baterías son el poder de los autos eléctricos, pero en realidad es el electromagnetismo lo que impulsa los autos eléctricos. No es casualidad que tanto la empresa Tesla como la unidad magnética "Tesla" lleven el nombre de la misma persona. Cuando los electrones fluyen a través de los cables en el motor al girar, generan un campo electromagnético que empuja la fuerza magnética opuesta, haciendo que el eje del motor impulse las ruedas para que giren.

Para las ruedas traseras de los vehículos Tesla, estas fuerzas las proporciona un motor eléctrico con imán permanente, que es un tipo de motor que tiene un extraño material que estabiliza un campo magnético sin ningún aporte de corriente, gracias al ingenioso giro de los electrones alrededor de los átomos. Special Sla solo comenzó a agregar estos imanes a los automóviles hace unos cinco años para extender la vida útil de la batería sin actualizar el rango de la batería y aumentar el par. Antes de esto, la empresa utilizaba motores de inducción fabricados alrededor de electroimanes, a través de los cuales pasaban los electroimanes.

El magnetismo se genera consumiendo electricidad. Los modelos con un motor montado en la parte delantera todavía usan este modelo en la actualidad.

 

El movimiento de Tesla de abandonar las tierras raras y los imanes puede parecer un poco extraño. Las compañías automotrices a menudo están obsesionadas con la eficiencia en seco, especialmente en el caso de los vehículos eléctricos, todavía luchan por convencer a los conductores de que superen su miedo a la autonomía. Pero con los fabricantes de automóviles

Está comenzando la expansión de la producción de vehículos eléctricos y están resurgiendo muchos proyectos que antes se consideraban demasiado ineficientes.

 

Esto ha llevado a los fabricantes de automóviles, incluido Tesla, a producir más automóviles que utilizan baterías de fosfato de hierro y litio (LFP). Las baterías que contienen elementos como el cobalto y el níquel tienden a tener un alcance más corto que las baterías. Esta es una tecnología más antigua,

Mayor peso y menor capacidad de almacenamiento. El Model 3 actual, impulsado por energía de baja velocidad, tiene un alcance de 272 millas (aproximadamente 438 km), mientras que el Model S de largo alcance con baterías más avanzadas puede alcanzar las 400 millas (640 km). Pero la adopción de baterías de fosfato de hierro y litio puede ser una opción comercial más sabia, ya que evita el uso de otras más caras o incluso materiales existenciales de riesgo político.

 

Sin embargo, es poco probable que Tesla simplemente reemplace los imanes, como las ferritas, con algo peor, y nada más cambie. La física de la Universidad de Uppsala, Alena Vishna, dijo: "Llevarás una enorme pieza de magnetismo en un auto de hierro". Afortunadamente, los motores son máquinas bastante complejas, compuestas por muchas otras partes que teóricamente podrían reorganizarse en columna para mitigar el impacto del uso de imanes más débiles.

 

En un modelo de computadora, la compañía de materiales Proterial determinó recientemente que, colocando cuidadosamente el imán de ferrita y ajustando el conjunto del motor. En otros aspectos, se pueden replicar muchos indicadores de rendimiento de los motores impulsores de tierras raras. En este caso, el peso del motor solo con un aumento de alrededor del 30 por ciento , la diferencia puede ser pequeña en relación con el peso total del automóvil.

 

A pesar de estos dolores de cabeza, las compañías automotrices tienen muchas razones para abandonar los elementos de tierras raras, pero solo si lo hacen, si pueden hacerlo. El valor de todo el mercado de tierras raras es aproximadamente el mismo que el mercado estadounidense de huevos y, en teoría, los primos de yuanes de tierras raras se pueden extraer, procesar y convertir en magnetismo en todo el mundo, pero de hecho existen muchos desafíos para estos procesos.

 

Thomas Krummer, analista de minerales y popular bloguero de observación de tierras raras, dijo: "Ese es un trato de $ 10 mil millones, pero el valor de los productos creados anualmente es de entre $ 2 billones y $ 3 billones, lo cual es una gran palanca. Automóvil También es cierto que incluso si solo contienen unos pocos kilogramos de esta sustancia, eliminarlos significa que los automóviles ya no pueden conducir, a menos que esté dispuesto a rediseñar todo el motor ".

 

Estados Unidos y Europa están tratando de diversificar esta cadena de suministro. Las minas de tierras raras de California, que se cerraron a principios del siglo XXI, reabrieron recientemente

Suministro anterior del 15 por ciento de las tierras raras del mundo. En los Estados Unidos, las agencias gubernamentales, especialmente el Departamento de Defensa, necesitan equipos como aviones y satélites.

Al proporcionar imanes poderosos, están dispuestos a invertir en cadenas de suministro tanto a nivel nacional como en regiones como Japón y Europa. Pero teniendo en cuenta el éxito Este es un proceso lento que lleva años o incluso décadas. Al mismo tiempo, también está aumentando la demanda de imanes integrados en herramientas de descarbonización, como automóviles y turbinas eólicas.

Según el instituto de investigación de mercado AdamasIntelligence, el 12 por ciento de las tierras raras se utilizan actualmente en vehículos eléctricos, que es un mercado incipiente. Al mismo tiempo, los precios de las tierras raras a menudo fluctúan enormemente y las empresas externas a menudo no pueden predecir estos factores.

Plano.

 

Jim Chelikowski, físico que estudia materiales magnéticos en la Universidad de Texas en Austin, dijo que, en resumen, si estás en una industria donde se pueden encontrar productos alternativos, eso podría ser extraordinario. Pero dijo que la búsqueda era mejor que la ferrita. Hay una variedad de razones para mejores alternativas a los imanes de tierras raras. El desafío es encontrar un material con tres características básicas: 1) debe ser magnético; 2) continúa siendo magnético en presencia de otros campos magnéticos; y 3) puede soportar altas temperaturas. Los imanes térmicos ya no son imanes.

 

Los investigadores saben muy bien qué elementos químicos son buenos imanes, pero hay millones de arreglos atómicos potenciales Semilla. Algunos de los llamados cazadores de imanes adoptan el enfoque de comenzar con cientos de miles de materiales posibles y descartar aquellos que contienen tierras raras y luego usan el aprendizaje automático para predecir las propiedades magnéticas del material restante. A fines del año pasado, Chelikows Key et al. usó el sistema para crear un nuevo material altamente magnético que contiene cobalto. A menudo, el mayor desafío es encontrar nuevos imanes que sean fáciles de fabricar. Vicina de la Universidad de Uppsala explicó que algunos imanes desarrollados recientemente, como los que contienen manganeso, son prometedores pero inestables. En otros casos, los científicos saben que un material es extremadamente magnético, pero no se puede fabricar en masa. Estos incluyen tetragonita, un compuesto de níquel-hierro que se encuentra solo en meteoritos que deben pasar miles de años de enfriamiento lento para organizar con precisión sus átomos en el estado correcto. En el laboratorio, los esfuerzos para hacer que el proceso avance más rápido están en curso, pero aún no están dando frutos.

 

Magnet startup Niron: Copie todo y busque algunos. La compañía dice que teóricamente produce imanes de nitruro férrico en comparación con el neodimio, que es más magnético. Pero también es un material volátil que es difícil de fabricar y conservar en la forma deseada. Blackburn dijo que la compañía está progresando, pero no puede producir imanes lo suficientemente potentes para la próxima generación de automóviles de Tesla. El primer paso, dice, es colocar el nuevo imán en dispositivos más pequeños como sistemas de sonido.

 

Thomas Krummer, analista de minería y popular bloguero de observación de tierras raras, dijo que no estaba claro si otros fabricantes de automóviles seguirían el movimiento de Tesla para abandonar las tierras raras. Algunas empresas pueden insistir en hacer que las credenciales nacionales se muevan con cuidado, mientras que otras

Copiar Seleccionar todo y buscar algunas empresas utilizarán la inducción para mover las cosas de Yunshan Zhoukou. Incluso Tesla podría usar unos pocos gramos de tierras raras en los autos del futuro, esparcidos en lugares como ventanas automáticas, dirección asistida y limpiaparabrisas.

 

En el evento del Día del inversor de Tesla, la diapositiva que compara el contenido de tierras raras en realidad comparaba un automóvil de la generación actual completo con un automóvil de la generación actual completo Se compararon los motores futuros, lo que podría ser un truco publicitario. Se están desarrollando soluciones alternativas como Tesla. Reemplazar los materiales de tierras raras en los motores puede ser algo bueno, pero como dice Krummer, "me temo que no tenemos suficiente tiempo".

 

FIN