Tesla Motors, Nadir Toprak Mıknatıslarını Düşük Performanslı Ferritlerle Değiştirmeyi Düşünebilir

Tesla
Tesla'nın güç aktarma organları bölümü, tedarik zinciri ve çevresel sorunlar nedeniyle motorlardan nadir toprak mıknatıslarını çıkarmak için yoğun bir şekilde çalışıyor ve alternatif çözümler arıyor.

Tesla henüz tamamen yeni bir mıknatıs malzemesi icat etmedi, dolayısıyla mevcut teknolojiyi, büyük ihtimalle ucuz ve kolay üretilen ferriti kullanarak kullanabilir.

Ferrit mıknatısları dikkatlice yerleştirerek ve motor tasarımının diğer yönlerini ayarlayarak, birçok performans göstergesinadir topraktahrik motorları çoğaltılabilir. Bu durumda, motorun ağırlığı yalnızca yaklaşık %30 artar, bu da aracın genel ağırlığına kıyasla küçük bir fark olabilir.

4. Yeni mıknatıs malzemelerinin aşağıdaki üç temel özelliğe sahip olması gerekir: 1) Manyetizmaya sahip olmaları; 2) Diğer manyetik alanların varlığında manyetizmayı sürdürmeleri; 3) Yüksek sıcaklıklara dayanabilmeleri.

Tencent Technology News'in haberine göre, elektrikli araç üreticisi Tesla, otomobil motorlarında artık nadir toprak elementleri kullanmayacağını açıkladı; bu da Tesla mühendislerinin alternatif çözümler bulmak için yaratıcılıklarını tam olarak ortaya koymaları gerektiği anlamına geliyor.

Geçtiğimiz ay Elon Musk, Tesla Yatırımcı Günü etkinliğinde “Ana Planın Üçüncü Kısmı”nı yayınladı. Bunların arasında, fizik alanında sansasyon yaratan küçük bir ayrıntı var. Tesla'nın güç aktarma organları bölümünde kıdemli bir yönetici olan Colin Campbell, ekibinin tedarik zinciri sorunları ve nadir toprak mıknatısları üretmenin önemli olumsuz etkisi nedeniyle motorlardan nadir toprak mıknatıslarını kaldırdığını duyurdu.

Bu hedefe ulaşmak için Campbell, nadir toprak 1, nadir toprak 2 ve nadir toprak 3 olarak akıllıca etiketlenen üç gizemli malzemeyi içeren iki slayt sundu. İlk slayt, Tesla'nın mevcut durumunu temsil ediyor; şirket tarafından her araçta kullanılan nadir toprak miktarı yarım kilogramdan 10 grama kadar değişiyor. İkinci slaytta, tüm nadir toprak elementlerinin kullanımı sıfıra indirildi.

Belirli malzemelerdeki elektronik hareketin yarattığı büyülü gücü inceleyen manyetologlar için nadir toprak 1'in kimliği kolayca tanınır: neodimyum. Demir ve bor gibi yaygın elementlere eklendiğinde, bu metal güçlü, her zaman açık bir manyetik alan yaratmaya yardımcı olabilir. Ancak çok az malzeme bu özelliğe sahiptir ve daha da az nadir toprak elementi, 2000 kilogramdan fazla ağırlığa sahip Tesla arabalarını ve endüstriyel robotlardan savaş uçaklarına kadar birçok şeyi hareket ettirebilen manyetik alanlar üretir. Tesla, motordan neodimyum ve diğer nadir toprak elementlerini çıkarmayı planlıyorsa, bunun yerine hangi mıknatısı kullanacak?
nadir toprak metalinadir toprak
Fizikçiler için bir şey kesin: Tesla tamamen yeni bir manyetik malzeme türü icat etmedi. NIron Magnets'te Stratejiden Sorumlu Başkan Yardımcısı Andy Blackburn, "100 yıldan uzun bir süre içinde, yeni iş mıknatısları edinmek için yalnızca birkaç fırsatımız olabilir." dedi. NIron Magnets, bir sonraki fırsatı yakalamaya çalışan birkaç girişimden biri.

Blackburn ve diğerleri, Tesla'nın çok daha az güçlü bir mıknatısla yetinmeye karar vermesinin daha olası olduğuna inanıyor. Birçok olasılık arasında en belirgin aday ferrittir: demir ve oksijenden oluşan, stronsiyum gibi az miktarda metalle karıştırılmış bir seramik. Hem ucuz hem de üretimi kolaydır ve 1950'lerden beri dünyanın dört bir yanındaki buzdolabı kapakları bu şekilde üretilmektedir.

Ancak hacim açısından ferritin manyetizması neodimyum mıknatıslarınkinin yalnızca onda biri kadardır ve bu da yeni soruları gündeme getirir. Tesla CEO'su Elon Musk her zaman tavizsiz olmasıyla bilinirdi, ancak Tesla ferrite geçecekse bazı tavizler verilmesi gerekecek gibi görünüyor.

Pillerin elektrikli araçların gücü olduğuna inanmak kolaydır, ancak gerçekte elektrikli araçları çalıştıran elektromanyetik sürüştür. Hem Tesla Şirketi'nin hem de manyetik birim "Tesla"nın aynı kişiden sonra adlandırılması tesadüf değildir. Elektronlar bir motordaki bobinlerden aktığında, zıt manyetik kuvveti çalıştıran bir elektromanyetik alan oluştururlar ve bu da motorun şaftının tekerleklerle birlikte dönmesine neden olur.

Tesla otomobillerinin arka tekerlekleri için bu kuvvetler, atomların etrafındaki elektronların akıllı dönüşü sayesinde sabit bir manyetik alana ve akım girişine sahip olmayan garip bir malzeme olan kalıcı mıknatıslı motorlar tarafından sağlanır. Tesla, menzili uzatmak ve aküyü yükseltmeden torku artırmak için bu mıknatısları otomobillere eklemeye ancak beş yıl önce başladı. Bundan önce şirket, elektrik tüketerek manyetizma üreten elektromıknatıslar etrafında üretilen endüksiyon motorlarını kullanıyordu. Ön motorlarla donatılmış modeller hala bu modu kullanıyor.

Tesla'nın nadir toprak elementlerini ve mıknatısları terk etme hamlesi biraz garip görünüyor. Otomobil şirketleri genellikle verimlilikle, özellikle de sürücüleri menzil korkusunu yenmeye ikna etmeye çalıştıkları elektrikli araçlar söz konusu olduğunda, takıntılıdır. Ancak otomobil üreticileri elektrikli araçların üretim ölçeğini genişletmeye başladıkça, daha önce çok verimsiz olduğu düşünülen birçok proje yeniden ortaya çıkıyor.

Bu, Tesla dahil olmak üzere otomobil üreticilerini lityum demir fosfat (LFP) piller kullanan daha fazla otomobil üretmeye yöneltti. Kobalt ve nikel gibi elementler içeren pillerle karşılaştırıldığında, bu modeller genellikle daha kısa menzile sahiptir. Bu, daha fazla ağırlığa ve daha düşük depolama kapasitesine sahip eski bir teknolojidir. Şu anda, düşük hızlı güçle çalışan Model 3'ün menzili 272 mil (yaklaşık 438 kilometre) iken, daha gelişmiş pillerle donatılmış uzaktan kumandalı Model S 400 mile (640 kilometre) ulaşabiliyor. Ancak, lityum demir fosfat pil kullanımı daha mantıklı bir iş tercihi olabilir, çünkü daha pahalı ve hatta politik olarak riskli malzemelerin kullanımından kaçınılmasını sağlar.

Ancak Tesla'nın, başka bir değişiklik yapmadan mıknatısları ferrit gibi daha kötü bir şeyle değiştirmesi pek olası değil. Uppsala Üniversitesi fizikçisi Alaina Vishna, "Arabanızda kocaman bir mıknatıs taşıyacaksınız. Neyse ki, elektrik motorları, daha zayıf mıknatısların kullanımının etkisini azaltmak için teorik olarak yeniden düzenlenebilen birçok başka bileşene sahip oldukça karmaşık makinelerdir.

Bilgisayar modellerinde, malzeme şirketi Proterial yakın zamanda nadir toprak tahrik motorlarının birçok performans göstergesinin ferrit mıknatısların dikkatlice konumlandırılması ve motor tasarımının diğer yönlerinin ayarlanmasıyla kopyalanabileceğini belirledi. Bu durumda, motorun ağırlığı yalnızca yaklaşık %30 oranında artar, bu da aracın genel ağırlığına kıyasla küçük bir fark olabilir.

Bu baş ağrılarına rağmen, otomobil şirketlerinin nadir toprak elementlerini terk etmeleri için hâlâ birçok nedenleri var, yeter ki bunu yapabilsinler. Tüm nadir toprak piyasasının değeri, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yumurta piyasasının değerine benzerdir ve teorik olarak, nadir toprak elementleri dünya çapında çıkarılabilir, işlenebilir ve mıknatıslara dönüştürülebilir, ancak gerçekte, bu süreçler birçok zorluk sunar.

Mineral analisti ve popüler nadir toprak gözlem blog yazarı Thomas Krumer, "Bu 10 milyar dolarlık bir endüstri, ancak her yıl yaratılan ürünlerin değeri 2 trilyon ila 3 trilyon dolar arasında değişiyor, bu da büyük bir kaldıraç. Aynısı arabalar için de geçerli. Bu maddeden sadece birkaç kilogram içerseler bile, bunları çıkarmak, tüm motoru yeniden tasarlamaya istekli olmadığınız sürece arabaların artık çalışamayacağı anlamına gelir

Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa bu tedarik zincirini çeşitlendirmeye çalışıyor. 21. yüzyılın başlarında kapatılan Kaliforniya nadir toprak madenleri yakın zamanda yeniden açıldı ve şu anda dünyanın nadir toprak kaynaklarının %15'ini tedarik ediyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde, hükümet kuruluşlarının (özellikle Savunma Bakanlığı) uçaklar ve uydular gibi ekipmanlar için güçlü mıknatıslar sağlaması gerekiyor ve tedarik zincirlerine yurtiçinde ve Japonya ve Avrupa gibi bölgelerde yatırım yapma konusunda istekliler. Ancak maliyet, gerekli teknoloji ve çevresel sorunlar göz önüne alındığında, bu birkaç yıl veya hatta on yıllar sürebilen yavaş bir süreçtir.


Yayınlanma zamanı: 11-Mayıs-2023