Debido a los problemas de la cadena de suministro y el medio ambiente, el departamento de tren motriz de Tesla está trabajando duro para eliminar los imanes de tierras raras de los motores y está buscando soluciones alternativas.
Tesla aún no ha inventado un material magnet completamente nuevo, por lo que puede conformarse con la tecnología existente, muy probablemente utilizando ferrita barata y fácil de fabricar.
Al colocar cuidadosamente los imanes de ferrita y ajustar otros aspectos del diseño del motor, muchos indicadores de rendimiento detierra raraSe pueden replicar los motores de transmisión. En este caso, el peso del motor solo aumenta en aproximadamente un 30%, lo que puede ser una pequeña diferencia en comparación con el peso total del automóvil.
4. Los nuevos materiales magnéticos deben tener las siguientes tres características básicas: 1) necesitan tener magnetismo; 2) continuar manteniendo el magnetismo en presencia de otros campos magnéticos; 3) puede soportar altas temperaturas.
Según Tencent Technology News, el fabricante de vehículos eléctricos Tesla ha declarado que los elementos de tierras raras ya no se utilizarán en los motores de sus automóviles, lo que significa que los ingenieros de Tesla tendrán que desatar completamente su creatividad en la búsqueda de soluciones alternativas.
El mes pasado, Elon Musk lanzó la "Tercera parte del Plan Maestro" en el evento del Día de los Inversores de Tesla. Entre ellos, hay un pequeño detalle que ha causado una sensación en el campo de la física. Colin Campbell, un alto ejecutivo en el departamento de tren motriz de Tesla, anunció que su equipo está eliminando los imanes de tierras raras de los motores debido a problemas de la cadena de suministro y el significativo impacto negativo de producir imanes de tierras raras.
Para lograr este objetivo, Campbell presentó dos diapositivas que involucraron tres materiales misteriosos etiquetados hábilmente como Rare Earth 1, Rare Tierra 2 y Rare Tierra 3. La primera diapositiva representa la situación actual de Tesla, donde la cantidad de tierras raras utilizadas por la compañía en cada vehículo varía de medio kilogramo a 10 gramos. En la segunda diapositiva, el uso de todos los elementos de tierras raras se ha reducido a cero.
Para los magnetólogos que estudian el poder mágico generado por el movimiento electrónico en ciertos materiales, la identidad de la tierra rara 1 es fácilmente reconocible, que es neodimio. Cuando se agrega a elementos comunes como el hierro y el boro, este metal puede ayudar a crear un campo fuerte, siempre en el campo magnético. Pero pocos materiales tienen esta calidad, y aún menos elementos de tierras raras generan campos magnéticos que pueden mover los autos Tesla que pesan más de 2000 kilogramos, así como muchas otras cosas, desde robots industriales hasta chorros de combate. Si Tesla planea eliminar el neodimio y otros elementos de tierras raras del motor, ¿qué imán usará en su lugar?
Para los físicos, una cosa es segura: Tesla no inventó un tipo de material magnético completamente nuevo. Andy Blackburn, vicepresidente ejecutivo de estrategia en Niron Magnets, dijo: "En más de 100 años, es posible que solo tengamos algunas oportunidades para adquirir nuevos imanes comerciales". Niron Magnets es una de las pocas nuevas empresas que intentan aprovechar la próxima oportunidad.
Blackburn y otros creen que es más probable que Tesla haya decidido conformarse con un imán mucho menos poderoso. Entre muchas posibilidades, el candidato más obvio es la ferrita: una cerámica compuesta de hierro y oxígeno, mezclada con una pequeña cantidad de metal como el estroncio. Es barato y fácil de fabricar, y desde la década de 1950, las puertas del refrigerador en todo el mundo se han fabricado de esta manera.
Pero en términos de volumen, el magnetismo de la ferrita es solo una décima parte del de los imanes de neodimio, que plantea nuevas preguntas. El CEO de Tesla, Elon Musk, siempre ha sido conocido por ser intransigente, pero si Tesla debe cambiar a ferrita, parece que se deben hacer algunas concesiones.
Es fácil creer que las baterías son la potencia de los vehículos eléctricos, pero en realidad, es la conducción electromagnética lo que impulsa vehículos eléctricos. No es coincidencia que tanto Tesla Company como la unidad magnética "Tesla" llevan el nombre de la misma persona. Cuando los electrones fluyen a través de las bobinas en un motor, generan un campo electromagnético que impulsa la fuerza magnética opuesta, lo que hace que el eje del motor gire con las ruedas.
Para las ruedas traseras de los automóviles Tesla, estas fuerzas son proporcionadas por motores con imanes permanentes, un material extraño con un campo magnético estable y sin entrada de corriente, gracias al giro inteligente de los electrones alrededor de los átomos. Tesla solo comenzó a agregar estos imanes a los automóviles hace unos cinco años, para extender el rango y aumentar el par sin actualizar la batería. Antes de esto, la compañía utilizó motores de inducción fabricados alrededor de electromagnets, que generan magnetismo al consumir electricidad. Esos modelos equipados con motores delanteros todavía están utilizando este modo.
El movimiento de Tesla para abandonar las tierras e imanes raras parece un poco extraño. Las compañías automotrices a menudo están obsesionadas con la eficiencia, especialmente en el caso de los vehículos eléctricos, donde todavía están tratando de persuadir a los conductores para que superen su miedo al alcance. Pero a medida que los fabricantes de automóviles comienzan a expandir la escala de producción de vehículos eléctricos, muchos proyectos que anteriormente se consideraban demasiado ineficientes están resurgiendo.
Esto ha llevado a los fabricantes de automóviles, incluido Tesla, a producir más automóviles con baterías de fosfato de hierro de litio (LFP). En comparación con las baterías que contienen elementos como el cobalto y el níquel, estos modelos a menudo tienen un rango más corto. Esta es una tecnología más antigua con mayor peso y menor capacidad de almacenamiento. En la actualidad, el Modelo 3 alimentado por una potencia de baja velocidad tiene un rango de 272 millas (aproximadamente 438 kilómetros), mientras que el Modelo S remoto equipado con baterías más avanzadas puede alcanzar 400 millas (640 kilómetros). Sin embargo, el uso de la batería de fosfato de hierro de litio puede ser una opción comercial más sensata, ya que evita el uso de materiales más caros e incluso políticamente riesgosos.
Sin embargo, es poco probable que Tesla simplemente reemplace los imanes con algo peor, como Ferrite, sin hacer otros cambios. La física de la Universidad de Uppsala, Alaina Vishna, dijo: “Llevarás un gran imán en tu auto. Afortunadamente, los motores eléctricos son máquinas bastante complejas con muchos otros componentes que teóricamente pueden reorganizarse para reducir el impacto del uso de imanes más débiles.
En los modelos de computadora, la compañía de materiales Proterial determinó recientemente que muchos indicadores de rendimiento de los motores de accionamiento de tierras raras pueden replicarse colocando cuidadosamente los imanes de ferrita y ajustando otros aspectos del diseño del motor. En este caso, el peso del motor solo aumenta en aproximadamente un 30%, lo que puede ser una pequeña diferencia en comparación con el peso total del automóvil.
A pesar de estos dolores de cabeza, las compañías automotrices todavía tienen muchas razones para abandonar elementos de tierras raras, siempre que puedan hacerlo. El valor de todo el mercado de tierras raras es similar al del mercado de los huevos en los Estados Unidos, y en teoría, los elementos de tierras raras pueden extraerse, procesarse y convertirse en imanes en todo el mundo, pero en realidad, estos procesos presentan muchos desafíos.
El analista mineral y el popular blogger de observación de tierras raras Thomas Krumer dijo: “Esta es una industria de $ 10 mil millones, pero el valor de los productos creados cada año varía de $ 2 billones a $ 3 billones, lo cual es una gran palanca. Lo mismo ocurre con los autos. Incluso si solo contienen unos pocos kilogramos de esta sustancia, eliminarlos significa que los autos ya no pueden funcionar 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, han reabierto recientemente y actualmente suministran el 15% de los recursos de tierras raras del mundo. En los Estados Unidos, las agencias gubernamentales (especialmente el Departamento de Defensa) deben proporcionar imanes poderosos para equipos como aviones y satélites, y están entusiasmados por invertir en cadenas de suministro a nivel nacional y en regiones como Japón y Europa. Pero considerando el costo, la tecnología requerida y los problemas ambientales, este es un proceso lento que puede durar varios años o incluso décadas.
Tiempo de publicación: mayo-11-2023