Tedarik zinciri ve çevre sorunları nedeniyle Tesla'nın güç aktarım departmanı, nadir toprak mıknatıslarını motorlardan çıkarmak için yoğun şekilde çalışıyor ve alternatif çözümler arıyor.
Tesla henüz tamamen yeni bir mıknatıs malzemesi icat etmedi; dolayısıyla mevcut teknolojiyle idare edebilir, büyük olasılıkla ucuz ve kolay üretilebilen ferrit kullanabilir.
Ferrit mıknatısların dikkatlice konumlandırılması ve motor tasarımının diğer yönlerinin ayarlanmasıyla, birçok performans göstergesinadir topraktahrik motorları kopyalanabilir. Bu durumda, motorun ağırlığı yalnızca %30 kadar artar; bu, arabanın toplam ağırlığıyla karşılaştırıldığında küçük bir fark olabilir.
4. Yeni mıknatıs malzemelerinin aşağıdaki üç temel özelliğe sahip olması gerekir: 1) manyetizmaya sahip olmaları gerekir; 2) Diğer manyetik alanların varlığında manyetizmayı korumaya devam edin; 3) Yüksek sıcaklıklara dayanabilir.
Tencent Technology News'e göre elektrikli araç üreticisi Tesla, otomobil motorlarında artık nadir toprak elementlerinin kullanılmayacağını açıkladı, bu da Tesla mühendislerinin alternatif çözümler bulma konusunda yaratıcılıklarını tamamen ortaya çıkarmak zorunda kalacakları anlamına geliyor.
Geçtiğimiz ay Elon Musk, Tesla Yatırımcı Günü etkinliğinde “Ana Planın Üçüncü Kısmını” yayınladı. Bunların arasında fizik alanında sansasyon yaratan küçük bir detay da var. Tesla'nın güç aktarma organları departmanında üst düzey yönetici olan Colin Campbell, tedarik zinciri sorunları ve nadir toprak mıknatısı üretmenin önemli olumsuz etkisi nedeniyle ekibinin nadir toprak mıknatıslarını motorlardan çıkardığını duyurdu.
Bu hedefe ulaşmak için Campbell, nadir toprak 1, nadir toprak 2 ve nadir toprak 3 olarak akıllıca etiketlenmiş üç gizemli malzemeyi içeren iki slayt sundu. İlk slayt, şirket tarafından her araçta kullanılan nadir toprak elementlerinin miktarının belirtildiği Tesla'nın mevcut durumunu temsil ediyor. yarım kilogramdan 10 grama kadar değişmektedir. İkinci slaytta ise tüm nadir toprak elementlerinin kullanımı sıfıra indirildi.
Belirli malzemelerde elektronik hareketin ürettiği büyülü gücü inceleyen manyetologlar için, nadir toprak 1'in kimliği, yani neodimyum, kolaylıkla tanınabilir. Demir ve bor gibi ortak elementlere eklendiğinde bu metal, her zaman manyetik alanda güçlü bir alan oluşturmaya yardımcı olabilir. Ancak çok az malzeme bu kaliteye sahip ve daha da az sayıda nadir toprak elementi, 2000 kilogramın üzerindeki Tesla arabalarının yanı sıra endüstriyel robotlardan savaş uçaklarına kadar pek çok şeyi hareket ettirebilecek manyetik alanlar üretiyor. Tesla neodimyum ve diğer nadir toprak elementlerini motordan çıkarmayı planlıyorsa bunun yerine hangi mıknatısı kullanacak?
Fizikçiler için kesin olan bir şey var: Tesla tamamen yeni bir manyetik malzeme türü icat etmedi. NIron Magnets Stratejiden Sorumlu Yönetici Başkan Yardımcısı Andy Blackburn şunları söyledi: "100 yılı aşkın bir süre içinde, yeni iş mıknatısları elde etmek için yalnızca birkaç fırsatımız olabilir." 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. Pek çok olasılık arasında en bariz aday ferrittir: demir ve oksijenden oluşan, stronsiyum gibi az miktarda metalle karıştırılmış bir seramik. Hem ucuz hem de üretimi kolaydır ve 1950'li yıllardan beri dünya çapında buzdolabı kapıları bu şekilde üretilmektedir.
Ancak hacim açısından ferritin manyetizması, neodimyum mıknatısların yalnızca onda biri kadardır ve bu da yeni soruları gündeme getirmektedir. Tesla CEO'su Elon Musk her zaman tavizsiz olmasıyla biliniyordu ancak Tesla ferrite geçiş yapacaksa bazı tavizler verilmesi gerekecek gibi görünüyor.
Pillerin elektrikli araçların gücü olduğuna inanmak kolaydır, ancak gerçekte elektrikli araçları çalıştıran şey elektromanyetik sürüştür. Hem Tesla Şirketi'nin hem de manyetik ünite "Tesla"nın aynı kişinin adını alması tesadüf değildir. Elektronlar bir motordaki bobinlerden aktığında, zıt manyetik kuvveti harekete geçiren bir elektromanyetik alan oluştururlar ve motor şaftının tekerleklerle birlikte dönmesine neden olurlar.
Tesla arabalarının arka tekerlekleri için bu kuvvetler, elektronların atomların etrafında akıllıca dönmesi sayesinde, sabit manyetik alana sahip ve akım girişi olmayan garip bir malzeme olan kalıcı mıknatıslı motorlar tarafından sağlanıyor. Tesla, bataryayı yükseltmeden menzili genişletmek ve torku artırmak için bu mıknatısları yaklaşık beş yıl önce arabalara eklemeye başladı. Bundan önce şirket, elektrik tüketerek manyetizma üreten elektromıknatıslar etrafında üretilen endüksiyon motorları kullanıyordu. Ön motorlarla donatılmış modeller hala bu modu kullanıyor.
Tesla'nın nadir toprak elementlerini ve mıknatısları terk etme hamlesi biraz tuhaf görünüyor. Otomobil şirketleri, özellikle elektrikli araçlar söz konusu olduğunda, genellikle verimliliği takıntı haline getiriyor ve hâlâ sürücüleri menzil korkusunun üstesinden gelmeye ikna etmeye çalışıyorlar. Ancak otomobil üreticileri elektrikli araçların üretim ölçeğini genişletmeye başladıkça, daha önce çok verimsiz olduğu düşünülen birçok proje yeniden ortaya çıkıyor.
Bu durum Tesla da dahil olmak üzere otomobil üreticilerini lityum demir fosfat (LFP) piller kullanarak 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 daha 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 mil (640 kilometre) menzile ulaşabiliyor. Ancak lityum demir fosfat pilin kullanılması daha mantıklı bir iş tercihi olabilir çünkü daha pahalı ve hatta politik açıdan riskli malzemelerin kullanımından kaçınır.
Ancak Tesla'nın mıknatısları başka bir değişiklik yapmadan ferrit gibi daha kötü bir şeyle değiştirmesi pek olası değil. Uppsala Üniversitesi fizikçisi Alaina Vishna, “Arabanızda devasa bir mıknatıs taşıyacaksınız. Neyse ki, elektrik motorları, daha zayıf mıknatıs kullanmanın etkisini azaltmak için teorik olarak yeniden düzenlenebilen birçok başka bileşene sahip oldukça karmaşık makinelerdir.
Malzeme şirketi Proterial, yakın zamanda bilgisayar modellerinde, nadir toprak tahrik motorlarının birçok performans göstergesinin, ferrit mıknatısların dikkatlice konumlandırılması ve motor tasarımının diğer yönlerinin ayarlanmasıyla kopyalanabileceğini belirledi. Bu durumda, motorun ağırlığı yalnızca %30 kadar artar; bu, arabanın toplam ağırlığıyla karşılaştırıldığında küçük bir fark olabilir.
Bu sıkıntılara rağmen, otomobil şirketlerinin, eğer yapabilirlerse, nadir toprak elementlerini terk etmek için hala birçok nedenleri var. Nadir toprak pazarının tamamının değeri, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki yumurta pazarınınkine benzer ve teorik olarak nadir toprak elementleri dünya çapında çıkarılabilir, işlenebilir ve mıknatıslara dönüştürülebilir, ancak gerçekte bu süreçler birçok zorluğu beraberinde getirir.
Mineral analisti ve popüler nadir toprak gözlem blog yazarı Thomas Krumer şunları söyledi: "Bu 10 milyar dolarlık bir endüstri, ancak her yıl yaratılan ürünlerin değeri 2 trilyon dolardan 3 trilyon dolara kadar değişiyor ki bu çok büyük bir kaldıraç. Aynı şey arabalar için de geçerli. Bu maddeden yalnızca birkaç kilogram içerseler bile, bunların çıkarılması, siz tüm motoru yeniden tasarlamaya istekli olmadığınız sürece arabaların artık çalışamayacağı anlamına gelir.
ABD ve Avrupa bu tedarik zincirini çeşitlendirmeye çalışıyor. 21. yüzyılın başlarında kapatılan Kaliforniya nadir toprak madenleri yakın zamanda yeniden açıldı ve şu anda dünyadaki nadir toprak kaynaklarının %15'ini sağlıyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde devlet kurumlarının (özellikle Savunma Bakanlığı'nın) uçak ve uydu gibi ekipmanlar için güçlü mıknatıslar sağlaması gerekiyor ve yurt içinde ve Japonya ve Avrupa gibi bölgelerde tedarik zincirlerine yatırım yapma konusunda istekliler. Ancak maliyet, gerekli teknoloji ve çevre sorunları göz önüne alındığında bu, birkaç yıl, hatta on yıllar sürebilecek yavaş bir süreçtir.
Gönderim zamanı: Mayıs-11-2023