Tesla Motors pode considerar substituir ímãs de terras raras por ferritas de baixo desempenho

Devido a problemas da cadeia de suprimentos e preocupações ambientais, a divisão de powertrain da Tesla está trabalhando para remover ímãs de terras raras de motores elétricos e procurando alternativas.

 

A Tesla ainda não inventou um material magnético totalmente novo, então pode usar a tecnologia existente por um tempo, provavelmente para usar ferrites baratos e fáceis de fabricar.

 

Ao posicionar cuidadosamente os ímãs de ferrite e ajustar outros aspectos do projeto do motor, muitas das propriedades dos motores acionados por terras raras podem ser replicadas Índice. Nesse caso, o peso do motor aumentou apenas cerca de 30%, o que é relativo ao peso total do carro.

A diferença pode ser pequena.

O novo material magnético precisa ter três características básicas: 1) precisa ser magnético: 2) continua magnético na presença de outros campos magnéticos; 3) Pode suportar altas temperaturas.

 

Notícias da Tencent Technology News, a fabricante de carros elétricos Tesla disse que os motores de seus carros não usarão mais elementos de terras raras, o que significa que os engenheiros que gostam de Tesla terão que liberar sua criatividade para encontrar alternativas.

 

No mês passado, no evento Investor Day da Tesla, Elon Musk lançou "Master Plan Part III". Entre eles, um pequeno detalhe causou alvoroço no campo da física. Colin Campbell, executivo da divisão de powertrain da Tesla, anunciou que sua equipe está trabalhando na remoção de ímãs de terras raras de motores devido a problemas na cadeia de suprimentos e impacto negativo excessivo da produção de ímãs de terras raras.

Para conseguir isso, Campbell apresentou dois slides envolvendo três materiais misteriosos que foram habilmente rotulados como terra rara 1, terra rara 2 e terra rara 3. O primeiro slide representa o estado atual da Tesla, que usa de meio quilo a 10 gramas em cada veículo. No segundo slide, o número de elementos de terras raras usados ​​cai para zero.

 

Para os magnetistas que estudam o poder mágico de certos materiais devido ao movimento dos elétrons, a identidade da terra rara 1 é fácil de identificar, ou seja, o neodímio. Quando adicionado a elementos comuns, como ferro e boro, esse metal pode ajudar a criar um campo magnético forte e sempre ativo. Mas poucos materiais têm essa qualidade, produzindo carros Tesla grandes o suficiente para mover mais de 2,000 cicatrizes de quilograma e os campos magnéticos de muitas outras coisas, de robôs industriais a jatos de combate, têm menos elementos de terras raras. Se a Tesla contar

Para remover o neodímio e outros elementos de terras raras do motor, qual ímã ele usará?

 

Uma coisa é certa para os físicos: Tesla não inventou um material magnético inteiramente novo. Andy Blackburn, vice-presidente executivo de estratégia da NIron Magnetics, disse: "Em mais de 100 anos, teremos apenas algumas oportunidades de obter novos ímãs comerciais". A NIronMagnetics é uma das poucas startups tentando aproveitar a próxima oportunidade.

 

Blackburn e outros acreditam que é mais provável que Tesla tenha decidido usar um ímã muito menos poderoso. Dentre as muitas possibilidades, a candidata mais óbvia é a ferrita: uma cerâmica composta de ferro e oxigênio, com uma pequena quantidade de metal, como o estrôncio, é misturada. É barato e fácil de fabricar em todo o mundo desde os anos 50 do século XX

As portas da geladeira são fabricadas dessa maneira.

 

Mas, em volume, as ferritas têm apenas um décimo do magnetismo dos ímãs de neodímio, o que levanta novas questões. O primeiro executivo da Tesla, Elon Musk, sempre foi conhecido por ser intransigente, mas se a Tesla vai mudar para ferrite, parece que deve fazer algo

Algumas concessões. É fácil pensar que as baterias são a força dos carros elétricos, mas na verdade é o eletromagnetismo que impulsiona os carros elétricos. Não é por acaso que tanto a empresa Tesla quanto a unidade magnética "Tesla" têm o nome da mesma pessoa. Quando os elétrons fluem pelos fios no motor Ao girar, eles geram um campo eletromagnético que empurra a força magnética oposta, fazendo com que o eixo do motor acione as rodas para girar.

Para as rodas traseiras dos veículos Tesla, essas forças são fornecidas por um motor elétrico com ímã permanente, que é um tipo de motor que possui um material estranho que estabiliza um campo magnético sem qualquer entrada de corrente, graças ao engenhoso giro dos elétrons em torno dos átomos. O Special Sla só começou a adicionar esses ímãs aos carros há cerca de cinco anos para prolongar a vida útil da bateria sem atualizar o alcance da bateria e aumentar o torque. Antes disso, a empresa usava motores de indução fabricados em torno de eletroímãs, através dos quais os eletroímãs passavam

O magnetismo é gerado pelo consumo de eletricidade. Esses modelos com motor montado na frente ainda estão usando esse modelo hoje.

 

O movimento de Tesla para abandonar terras raras e ímãs pode parecer um pouco estranho. As montadoras costumam ficar obcecadas com a eficiência a seco, especialmente no caso de veículos elétricos, elas ainda estão lutando para convencer os motoristas a superar o medo de autonomia. Mas com os fabricantes de automóveis

A expansão da produção de veículos elétricos está começando, e muitos projetos que antes eram considerados muito ineficientes estão ressurgindo.

 

Isso levou as montadoras, incluindo a Tesla, a produzir mais carros que usam baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP). Com essas baterias contendo elementos como cobalto e níquel tendem a ter um alcance menor do que as baterias. Esta é uma tecnologia mais antiga,

Maior peso e menor capacidade de armazenamento. O atual Model 3, alimentado por energia de baixa velocidade, tem um alcance de 272 milhas (aproximadamente 438 km), enquanto o Model S de longo alcance com baterias mais avançadas pode chegar a 400 milhas (640 km). Mas adotar baterias de fosfato de ferro e lítio pode ser uma escolha comercial mais sábia, pois evita o uso de outras mais caras ou mesmo existenciais. Material de risco político.

 

É improvável que a Tesla simplesmente substitua ímãs, como ferrites, por algo pior, e nada mais. A física da Universidade de Uppsala, Alena Vishna, disse: "Você carregará um enorme pedaço de magnetismo em um carro de ferro".

 

Em um modelo de computador, a empresa de materiais Proterial determinou recentemente, posicionando cuidadosamente o ímã de ferrite e ajustando o conjunto do motor. Em outros aspectos, muitos indicadores de desempenho de motores de acionamento de terras raras podem ser replicados. Nesse caso, apenas o peso do motor Com um aumento de cerca de 30%, a diferença pode ser pequena em relação ao peso total do carro.

 

Apesar dessas dores de cabeça, as montadoras têm muitos motivos para abandonar os elementos de terras raras, mas apenas se o fizerem. O valor de todo o mercado de terras raras é quase o mesmo que o mercado de ovos americano e, em teoria, os yuan Primes de terras raras podem ser extraídos, processados ​​e convertidos em magnetismo em todo o mundo, mas na verdade existem muitos desafios para esses processos.

 

Thomas Krummer, analista de minerais e popular blogueiro de relógios de terras raras, disse: "É um negócio de US$ 10 bilhões, mas o valor dos produtos criados anualmente está entre US$ 2 trilhões e US$ 3 trilhões, o que é uma grande alavanca.

 

Os Estados Unidos e a Europa estão tentando diversificar essa cadeia de suprimentos. As minas de terras raras da Califórnia, que foram fechadas no início do século 21, reabriram recentemente

Fornecimento anterior de 15 por cento das terras raras do mundo. Nos Estados Unidos, os órgãos governamentais, principalmente o Departamento de Defesa, precisam de equipamentos como aeronaves e satélites

Fornecendo ímãs poderosos, eles desejam investir em cadeias de suprimentos tanto no mercado interno quanto em regiões como o Japão e a Europa. Mas considerando o sucesso, esse é um processo lento que leva anos ou até décadas. Ao mesmo tempo, a demanda por ímãs embutidos em ferramentas de descarbonização, como carros e turbinas eólicas, também está aumentando.

De acordo com o instituto de pesquisa de mercado AdamasIntelligence, 12% das terras raras são atualmente usadas em veículos elétricos, que é um mercado incipiente. Ao mesmo tempo, os preços das terras raras costumam flutuar descontroladamente e as empresas externas geralmente não podem prever esses fatores

Simples.

 

Jim Chelikowski, um físico que estuda materiais magnéticos na Universidade do Texas em Austin, disse que, em resumo, se você estiver em uma indústria onde produtos alternativos podem ser encontrados, isso pode ser extraordinário. Mas ele disse que a busca era melhor do que a ferrita. Há uma variedade de razões para melhores alternativas aos ímãs de terras raras. O desafio é encontrar um material com três características básicas: 1) precisa ser magnético; 2) continua magnético na presença de outros campos magnéticos; e 3) pode suportar altas temperaturas. Os ímãs térmicos não são mais ímãs.

 

Os pesquisadores sabem muito bem quais elementos químicos formam bons ímãs, mas existem milhões de potenciais arranjos atômicos. Alguns dos chamados caçadores de ímãs adotam a abordagem de começar com centenas de milhares de materiais possíveis e eliminar aqueles que contêm terras raras e, em seguida, usar o aprendizado de máquina para prever as propriedades magnéticas do material restante. No final do ano passado, Chelikows Key et al. usou o sistema para criar um novo material altamente magnético contendo cobalto. Muitas vezes, o maior desafio é encontrar novos ímãs que sejam fáceis de fabricar. Vicina, da Universidade de Uppsala, explicou que alguns ímãs recém-desenvolvidos, como os que contêm manganês, são promissores, mas instáveis. Em outros casos, os cientistas sabem que um material é extremamente magnético, mas não pode ser feito em massa. Isso inclui a tetragonita, um composto de níquel-ferro encontrado apenas em meteoritos que devem passar por milhares de anos de resfriamento lento para organizar com precisão seus átomos no estado correto. No laboratório, os esforços para acelerar o processo estão em andamento, mas ainda não estão dando frutos.

 

Inicialização magnética Niron: copie tudo e procure por alguns. A empresa diz que produz ímãs de nitreto férrico teoricamente em comparação com o neodímio é mais magnético. Mas também é um material volátil difícil de fabricar e preservar na forma desejada. Blackburn disse que a empresa está progredindo, mas não pode produzir ímãs poderosos o suficiente para a próxima geração de carros da Tesla. O primeiro passo, diz ele, é colocar o novo ímã em dispositivos menores, como sistemas de som.

 

Thomas Krummer, analista de mineração e popular blogueiro de relógios de terras raras, disse que não está claro se outras montadoras seguirão a decisão da Tesla de abandonar as terras raras. Algumas empresas podem insistir em fazer com que as credenciais nacionais se movam com cuidado, enquanto outras

Copiar Selecione tudo e procure algumas empresas usarão a indução para mover as coisas de Yunshan Zhoukou. Até a Tesla poderia usar alguns gramas de terras raras em carros do futuro, espalhados por lugares como vidros automáticos, direção hidráulica e limpadores de para-brisa.

 

No evento Investor Day da Tesla, o slide comparando o conteúdo de terras raras estava, na verdade, comparando um carro inteiro da geração atual a um carro inteiro da geração atual. Motores futuros foram comparados, o que pode ser um golpe publicitário. Soluções alternativas como Tesla estão em desenvolvimento. A substituição de materiais de terras raras em motores pode ser uma coisa boa, mas, como diz Krummer, "receio que não tenhamos tempo suficiente".

 

FIM