Tesla Motors pourrait envisager de remplacer les aimants en terres rares par des ferrites à faible performance

En raison de problèmes de chaîne d'approvisionnement et de préoccupations environnementales, la division du groupe motopropulseur de Tesla s'efforce de supprimer les aimants de terres rares des moteurs électriques et recherche des alternatives.

 

Tesla n'a pas encore inventé un matériau magnétique entièrement nouveau, il peut donc utiliser la technologie existante pendant un certain temps, très probablement des ferrites bon marché et faciles à fabriquer.

 

En positionnant soigneusement les aimants en ferrite et en ajustant d'autres aspects de la conception du moteur, de nombreuses propriétés des moteurs entraînés par des terres rares peuvent être reproduites Index. Dans ce cas, le poids du moteur n'a augmenté que d'environ 30 %, ce qui correspond au poids total de la voiture.

La différence peut être minime.

Le nouveau matériau magnétique doit avoir les trois caractéristiques de base suivantes : 1) il doit être magnétique : 2) il continue d'être magnétique en présence d'autres champs magnétiques ; 3) Peut résister à des températures élevées.

 

Tencent Technology News news, le constructeur de voitures électriques Tesla a déclaré que ses moteurs de voiture n'utiliseront plus d'éléments de terres rares, ce qui signifie que les ingénieurs qui goûtent à Tesla devront libérer leur créativité pour trouver des alternatives.

 

Le mois dernier, lors de l'événement Investor Day de Tesla, Elon Musk a publié "Master Plan Part III". Parmi eux, il y a Un petit détail qui a fait grand bruit dans le domaine de la physique. Colin Campbell, un cadre de la division des groupes motopropulseurs de Tesla, a annoncé que son équipe travaillait sur la suppression des aimants de terres rares des moteurs en raison de problèmes de chaîne d'approvisionnement et de l'impact négatif excessif de la production d'aimants de terres rares.

Pour y parvenir, Campbell a présenté deux diapositives impliquant trois matériaux mystérieux intelligemment étiquetés pour les terres rares 1, les terres rares 2 et les terres rares 3. La première diapositive représente l'état actuel de Tesla, qui utilise entre un demi-kilogramme et 10 grammes dans chaque véhicule. Sur la deuxième diapositive, le nombre d'éléments de terres rares utilisés tombe à zéro.

 

Pour les magnétiseurs qui étudient le pouvoir magique de certains matériaux dû au mouvement des électrons, l'identité de la terre rare 1 est facile à identifier, c'est-à-dire le néodyme. Lorsqu'il est ajouté à des éléments communs tels que le fer et le bore, ce métal peut aider à créer un champ magnétique puissant et permanent. Mais peu de matériaux ont cette qualité, produisant des voitures Tesla suffisamment grandes pour déplacer des cicatrices de plus de 2,000 kilogrammes, et les champs magnétiques de bien d'autres choses, des robots industriels aux avions de chasse, contiennent moins d'éléments de terres rares. Si Tesla compte

Pour retirer le néodyme et les autres terres rares du moteur, quel aimant utilisera-t-il à la place ?

 

Une chose est certaine pour les physiciens : Tesla n'a pas inventé un tout nouveau matériau magnétique. Andy Blackburn, vice-président exécutif de la stratégie chez NIron Magnetics, a déclaré : "Dans plus de 100 ans, nous n'aurons peut-être que quelques opportunités d'obtenir de nouveaux aimants commerciaux." NIronMagnetics est l'une des rares startups à essayer de saisir la prochaine opportunité.

 

Blackburn et d'autres pensent qu'il est plus probable que Tesla ait décidé d'utiliser un aimant beaucoup moins puissant. Parmi les nombreuses possibilités, le candidat le plus évident est la ferrite : une céramique composée de fer et d'oxygène, avec une petite quantité de métal, comme le strontium, est mélangée. Il est bon marché et facile à fabriquer dans le monde entier depuis les années 50 du 20e siècle

Les portes des réfrigérateurs sont fabriquées de cette manière.

 

Mais en volume, les ferrites ne représentent qu'un dixième du magnétisme des aimants en néodyme, ce qui soulève de nouvelles questions. Le premier dirigeant de Tesla, Elon Musk, a toujours été connu pour être intransigeant, mais si Tesla passe à la ferrite, il semble qu'il doive faire quelque chose

Quelques concessions. Il est facile de penser que les batteries sont la puissance des voitures électriques, mais c'est en fait l'électromagnétisme qui fait fonctionner les voitures électriques. Ce n'est pas un hasard si la société Tesla et l'unité magnétique "Tesla" portent le nom de la même personne. Lorsque les électrons traversent les fils du moteur En tournant, ils génèrent un champ électromagnétique qui pousse la force magnétique opposée, ce qui fait que l'arbre du moteur entraîne les roues à tourner.

Pour les roues arrière des véhicules Tesla, ces forces sont fournies par un moteur électrique à aimant permanent, qui est un type de moteur qui possède un matériau étrange qui stabilise un champ magnétique sans aucun apport de courant, grâce à la rotation ingénieuse des électrons autour des atomes. Special Sla n'a commencé à ajouter ces aimants aux voitures qu'il y a environ cinq ans pour prolonger la durée de vie de la batterie sans améliorer la portée de la batterie et augmenter le couple. Auparavant, l'entreprise utilisait des moteurs à induction fabriqués autour d'électroaimants, à travers lesquels les électroaimants passaient

Le magnétisme est généré par la consommation d'électricité. Ces modèles avec un moteur monté à l'avant utilisent encore ce modèle aujourd'hui.

 

La décision de Tesla d'abandonner les terres rares et les aimants peut sembler un peu étrange. Les constructeurs automobiles sont souvent obsédés par l'efficacité à sec, en particulier dans le cas des véhicules électriques, ils ont encore du mal à convaincre les conducteurs de surmonter leur peur de l'autonomie. Mais avec les constructeurs automobiles

L'expansion de la production de véhicules électriques commence et de nombreux projets qui étaient auparavant considérés comme trop inefficaces refont surface.

 

Cela a incité les constructeurs automobiles, dont Tesla, à produire davantage de voitures utilisant des batteries au lithium fer phosphate (LFP). Avec ces batteries contenant des éléments tels que le cobalt et le nickel ont tendance à avoir une portée plus courte que les batteries. Il s'agit d'une technologie plus ancienne,

Plus de poids et moins de capacité de stockage. Le modèle 3 actuel, alimenté par une alimentation à basse vitesse, a une autonomie de 272 miles (environ 438 km), tandis que le modèle S à longue portée avec des batteries plus avancées peut atteindre 400 miles (640 km). Mais adopter des batteries au lithium fer phosphate peut être un choix commercial plus judicieux, car cela évite l'utilisation de batteries plus chères, voire existentielles. Matériel de risque politique.

 

Il est peu probable que Tesla remplace simplement les aimants, comme les ferrites, par quelque chose de pire, et rien d'autre ne change. La physicienne de l'Université d'Uppsala, Alena Vishna, a déclaré: "Vous transporterez un énorme morceau de magnétisme dans une voiture Iron. "Heureusement, les moteurs sont des machines assez complexes, composées de beaucoup d'autres pièces qui pourraient théoriquement être réarrangées en colonne pour atténuer l'impact de l'utilisation d'aimants plus faibles.

 

Dans un modèle informatique, la société de matériaux Proterial a récemment déterminé, en positionnant soigneusement l'aimant en ferrite et en ajustant le jeu de moteurs. Sous d'autres aspects, de nombreux indicateurs de performance des moteurs d'entraînement aux terres rares peuvent être reproduits. Dans ce cas, le poids du moteur seul Avec une augmentation d'environ 30 % , la différence peut être faible par rapport au poids total de la voiture.

 

Malgré ces maux de tête, les constructeurs automobiles ont de nombreuses raisons d'abandonner les éléments de terres rares, mais seulement s'ils le font Si vous pouvez le faire. La valeur de l'ensemble du marché des terres rares est à peu près la même que celle du marché américain des œufs, et en théorie, les terres rares yuan Primes peuvent être extraites, traitées et converties en magnétisme dans le monde entier, mais en fait, ces processus posent de nombreux défis.

 

Thomas Krummer, analyste minéral et blogueur populaire sur les montres de terres rares, a déclaré : "C'est un accord de 10 milliards de dollars. Mais la valeur des produits créés chaque année se situe entre 2 000 et 3 000 milliards de dollars, ce qui est un énorme levier.

 

Les États-Unis et l'Europe tentent de diversifier cette chaîne d'approvisionnement. Les mines de terres rares de Californie, qui étaient fermées au début du 21e siècle, ont récemment rouvert

Ancien approvisionnement de 15 pour cent des terres rares du monde. Aux États-Unis, les agences gouvernementales, en particulier le ministère de la Défense, ont besoin d'équipements tels que des avions et des satellites

Fournissant des aimants puissants, ils souhaitent investir dans les chaînes d'approvisionnement tant au niveau national que dans des régions telles que le Japon et l'Europe. Mais compte tenu du succès, il s'agit d'un processus lent qui prend des années, voire des décennies. Dans le même temps, la demande d'intégration d'aimants dans les outils de décarbonation tels que les voitures et les éoliennes est également en augmentation.

Selon l'institut d'études de marché AdamasIntelligence, 12 % des terres rares sont actuellement utilisées dans les véhicules électriques, un marché naissant. Dans le même temps, les prix des terres rares fluctuent souvent énormément et les entreprises externes ne peuvent souvent pas prévoir ces facteurs.

Plaine.

 

Jim Chelikowski, un physicien qui étudie les matériaux magnétiques à l'Université du Texas à Austin, a déclaré qu'en résumé, si vous êtes dans une industrie où des produits alternatifs peuvent être trouvés, cela pourrait être extraordinaire. Mais il a dit que la recherche était meilleure que la ferrite Il existe une variété de raisons pour de meilleures alternatives aux aimants de terres rares. Le défi est de trouver un matériau avec trois caractéristiques de base : 1) il doit être magnétique ; 2) il continue d'être magnétique en présence d'autres champs magnétiques ; et 3) il peut supporter des températures élevées. Les aimants thermiques ne sont plus des aimants.

 

Les chercheurs savent très bien quels éléments chimiques font de bons aimants, mais il existe des millions d'arrangements atomiques potentiels. Certains soi-disant chasseurs d'aimants adoptent l'approche consistant à commencer par des centaines de milliers de matériaux possibles et à éliminer ceux qui contiennent des terres rares, puis à utiliser l'apprentissage automatique pour prédire les propriétés magnétiques du matériau restant. À la fin de l'année dernière, Chelikows Key et al. a utilisé le système pour créer un nouveau matériau hautement magnétique contenant du cobalt. Souvent, le plus grand défi consiste à trouver de nouveaux aimants faciles à fabriquer. Vicina de l'Université d'Uppsala a expliqué que certains aimants nouvellement développés, tels que ceux contenant du manganèse, sont prometteurs mais instables. Dans d'autres cas, les scientifiques savent qu'un matériau est extrêmement magnétique, mais il ne peut pas être fabriqué en masse. Ceux-ci incluent la tétragonite, un composé de nickel-fer que l'on ne trouve que dans les météorites qui doivent subir des milliers d'années de refroidissement lent pour organiser précisément ses atomes dans le bon état. En laboratoire, les efforts pour faire avancer le processus plus rapidement sont en cours, mais ne portent pas encore leurs fruits.

 

Magnet startup Niron : Copiez tout et recherchez-en quelques-uns. La société affirme qu'elle produit théoriquement des aimants en nitrure ferrique par rapport au néodyme qui est plus magnétique. Mais c'est aussi une matière volatile difficile à fabriquer et à conserver sous la forme souhaitée. Blackburn a déclaré que la société progressait mais ne pouvait pas produire d'aimants suffisamment puissants pour la prochaine génération de voitures de Tesla. La première étape, dit-il, consiste à placer le nouvel aimant dans des appareils plus petits comme des systèmes de sonorisation.

 

Thomas Krummer, analyste minier et blogueur populaire sur les terres rares, a déclaré qu'il n'était pas clair si d'autres constructeurs automobiles suivraient la décision de Tesla d'abandonner les terres rares. Certaines entreprises peuvent insister pour que les informations d'identification nationales se déplacent avec précaution tandis qu'une autre

Copier Sélectionnez tout et recherchez certaines entreprises utiliseront l'induction pour déplacer les choses Yunshan Zhoukou. Même Tesla pourrait utiliser quelques grammes de terres rares sur les futures voitures, dispersées dans des endroits comme les vitres automatiques, la direction assistée et les essuie-glaces.

 

Lors de l'événement Investor Day de Tesla, la diapositive comparant le contenu en terres rares comparait en fait une voiture entière de la génération actuelle à une voiture entière de la génération actuelle. Les moteurs futurs ont été comparés, ce qui pourrait être un coup publicitaire. Des solutions de contournement comme Tesla sont en cours de développement. Remplacer les terres rares dans les moteurs peut être une bonne chose, mais comme le dit Krummer, "j'ai bien peur que nous n'ayons pas assez de temps".

 

FIN