टेस्ला मोटर्सले दुर्लभ अर्थ म्याग्नेटहरू कम प्रदर्शन फेराइटहरू प्रतिस्थापन गर्न विचार गर्न सक्छ

आपूर्ति श्रृंखला र वातावरणीय समस्याहरूको कारण, टेस्लाको पावरट्रेन विभागले मोटरहरूबाट दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकहरू हटाउन कडा मेहनत गरिरहेको छ र वैकल्पिक समाधानहरू खोजिरहेको छ।

टेस्लाले अहिलेसम्म पूर्णतया नयाँ चुम्बक सामग्री आविष्कार गरेको छैन, त्यसैले यसले विद्यमान प्रविधिसँग गर्न सक्छ, सम्भवतः सस्तो र सजिलैसँग निर्मित फेराइट प्रयोग गरेर।

फेराइट म्याग्नेटहरू सावधानीपूर्वक राखेर र मोटर डिजाइनका अन्य पक्षहरू समायोजन गरेर, धेरै प्रदर्शन सूचकहरूदुर्लभ पृथ्वीड्राइभ मोटर्स प्रतिकृति गर्न सकिन्छ। यस अवस्थामा, मोटरको वजन लगभग 30% ले बढ्छ, जुन कारको समग्र वजनको तुलनामा सानो भिन्नता हुन सक्छ।

4. नयाँ चुम्बक सामग्रीहरूमा निम्न तीन आधारभूत विशेषताहरू हुनु आवश्यक छ: 1) तिनीहरूमा चुम्बकत्व हुनु आवश्यक छ; २) अन्य चुम्बकीय क्षेत्रहरूको उपस्थितिमा चुम्बकत्व कायम राख्न जारी राख्नुहोस्; 3) उच्च तापक्रम सहन सक्छ।

टेन्सेन्ट टेक्नोलोजी न्यूजका अनुसार, इलेक्ट्रिक वाहन निर्माता टेस्लाले आफ्नो कार मोटरहरूमा दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू प्रयोग गरिने छैन, जसको मतलब टेस्लाका इन्जिनियरहरूले वैकल्पिक समाधानहरू खोज्न आफ्नो रचनात्मकतालाई पूर्ण रूपमा प्रयोग गर्नुपर्नेछ।

गत महिना, एलोन मस्कले टेस्ला लगानीकर्ता दिवस कार्यक्रममा "मास्टर प्लानको तेस्रो भाग" जारी गरे। तिनीहरू मध्ये, त्यहाँ एक सानो विवरण हो जसले भौतिक विज्ञानको क्षेत्रमा सनसनी पैदा गरेको छ। कोलिन क्याम्पबेल, टेस्लाको पावरट्रेन विभागका वरिष्ठ कार्यकारीले घोषणा गरे कि उनको टोलीले आपूर्ति श्रृंखला समस्याहरू र दुर्लभ पृथ्वी चुम्बक उत्पादनको महत्त्वपूर्ण नकारात्मक प्रभावको कारण मोटरबाट दुर्लभ पृथ्वी चुम्बकहरू हटाउँदैछ।

यो लक्ष्य हासिल गर्न, क्याम्पबेलले दुर्लभ पृथ्वी 1, दुर्लभ पृथ्वी 2, र दुर्लभ पृथ्वी 3 को रूपमा चलाखीपूर्वक लेबल गरिएका तीन रहस्यमय सामग्रीहरू समावेश गरी दुईवटा स्लाइडहरू प्रस्तुत गरे। पहिलो स्लाइडले टेस्लाको वर्तमान अवस्थालाई प्रतिनिधित्व गर्दछ, जहाँ कम्पनीले प्रत्येक गाडीमा प्रयोग गरेको दुर्लभ पृथ्वीको मात्रा। आधा किलोग्राम देखि 10 ग्राम सम्म। दोस्रो स्लाइडमा, सबै दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूको प्रयोग शून्यमा घटाइएको छ।

केही सामग्रीहरूमा इलेक्ट्रोनिक गतिबाट उत्पन्न हुने जादुई शक्तिको अध्ययन गर्ने चुम्बकविद्हरूका लागि, दुर्लभ पृथ्वी 1 को पहिचान सजिलैसँग चिन्न सकिन्छ, जुन नियोडिमियम हो। फलाम र बोरोन जस्ता सामान्य तत्वहरूमा थप्दा, यो धातुले सधैं चुम्बकीय क्षेत्रमा बलियो बनाउन मद्दत गर्न सक्छ। तर थोरै सामग्रीहरूमा यो गुण हुन्छ, र थोरै दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूले पनि चुम्बकीय क्षेत्रहरू उत्पन्न गर्दछ जसले 2000 किलोग्राम भन्दा बढी तौल भएका टेस्ला कारहरू, साथै औद्योगिक रोबोटबाट लडाकू जेटहरूमा अन्य धेरै चीजहरू सार्न सक्छ। यदि टेस्लाले मोटरबाट नियोडिमियम र अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू हटाउने योजना बनाउँछ भने, यसको सट्टा कुन चुम्बक प्रयोग गर्नेछ?

भौतिकशास्त्रीहरूको लागि, एउटा कुरा निश्चित छ: टेस्लाले पूर्ण रूपमा नयाँ प्रकारको चुम्बकीय सामग्री आविष्कार गरेनन्। एन्डी ब्ल्याकबर्न, NIron Magnets मा रणनीति को कार्यकारी उपाध्यक्ष, भने, "100 भन्दा बढी वर्षमा, हामीसँग नयाँ व्यापार चुम्बकहरू प्राप्त गर्ने केही अवसरहरू मात्र हुन सक्छ।" NIron Magnets अर्को अवसरको सदुपयोग गर्ने प्रयास गर्ने केही स्टार्टअपहरू मध्ये एक हो।

ब्ल्याकबर्न र अरूहरू विश्वास गर्छन् कि टेस्लाले धेरै कम शक्तिशाली चुम्बकसँग गर्ने निर्णय गरेको छ। धेरै सम्भावनाहरू मध्ये, सबैभन्दा स्पष्ट उम्मेद्वार फेराइट हो: फलाम र अक्सिजनबाट बनेको सिरेमिक, स्ट्रन्टियम जस्ता धातुको सानो मात्रामा मिसाइएको। यो दुबै सस्तो र निर्माण गर्न सजिलो छ, र 1950 को दशक देखि, विश्वभर फ्रिज ढोका यस तरीकाले निर्माण गरिएको छ।

तर भोल्युमको हिसाबले फेराइटको चुम्बकत्व नियोडिमियम चुम्बकको दशांश मात्र हो, जसले नयाँ प्रश्नहरू खडा गर्छ। टेस्लाका सीईओ एलोन मस्क सधैं अप्ठ्यारोको लागि चिनिन्छन्, तर यदि टेस्लाले फेराइटमा सर्ने हो भने, केही रियायतहरू गर्नुपर्छ जस्तो देखिन्छ।

यो विश्वास गर्न सजिलो छ कि ब्याट्री विद्युतीय सवारीको शक्ति हो, तर वास्तवमा, यो इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक ड्राइभिङ हो जसले विद्युतीय सवारी चलाउँछ। टेस्ला कम्पनी र चुम्बकीय एकाइ "टेस्ला" दुबै एउटै व्यक्तिको नाममा राखिएको यो कुनै संयोग होइन। जब इलेक्ट्रोनहरू मोटरमा कुण्डलहरू मार्फत प्रवाह हुन्छन्, तिनीहरूले एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्दछ जसले विपरीत चुम्बकीय बललाई चलाउँछ, जसले मोटरको शाफ्टलाई पाङ्ग्राहरूसँग घुमाउँछ।

टेस्ला कारहरूको पछाडिका पाङ्ग्राहरूका लागि, यी बलहरू स्थायी चुम्बकहरू, स्थिर चुम्बकीय क्षेत्र र कुनै हालको इनपुट नभएको अनौठो सामग्रीसहितको मोटरहरूद्वारा प्रदान गरिन्छ, परमाणुहरूको वरिपरि इलेक्ट्रोनहरूको चतुर स्पिनको लागि धन्यवाद। टेस्लाले ब्याट्री अपग्रेड नगरी दायरा विस्तार गर्न र टर्क बढाउनको लागि करिब पाँच वर्ष पहिले कारहरूमा यी म्याग्नेटहरू थप्न थालेको थियो। यसअघि, कम्पनीले विद्युतीय चुम्बकको वरिपरि निर्मित इन्डक्सन मोटरहरू प्रयोग गर्‍यो, जसले विद्युत खपत गरेर चुम्बकत्व उत्पन्न गर्दछ। ती मोडेलहरू अगाडि मोटरहरूले सुसज्जित छन् अझै पनि यो मोड प्रयोग गर्दै छन्।

दुर्लभ पृथ्वी र चुम्बकहरू त्याग्न टेस्लाको चाल अलि अनौठो देखिन्छ। कार कम्पनीहरू प्रायः दक्षताको साथ पागल हुन्छन्, विशेष गरी विद्युतीय सवारीको मामलामा, जहाँ तिनीहरू अझै पनि ड्राइभरहरूलाई दायराको डर हटाउन मनाउन प्रयास गरिरहेका छन्। तर कार निर्माताहरूले विद्युतीय सवारीको उत्पादन मापन विस्तार गर्न थालेपछि, धेरै परियोजनाहरू जुन पहिले धेरै अकुशल मानिएका थिए पुन: सुरु हुँदैछन्।

यसले टेस्ला लगायतका कार निर्माताहरूलाई लिथियम आइरन फस्फेट (LFP) ब्याट्री प्रयोग गरेर थप कारहरू उत्पादन गर्न प्रेरित गरेको छ। कोबाल्ट र निकल जस्ता तत्वहरू भएका ब्याट्रीहरूको तुलनामा, यी मोडेलहरूमा प्रायः छोटो दायरा हुन्छ। यो धेरै तौल र कम भण्डारण क्षमता भएको पुरानो प्रविधि हो। हाल, कम-स्पीड पावर द्वारा संचालित मोडेल 3 को दायरा 272 माइल (लगभग 438 किलोमिटर) छ, जबकि रिमोट मोडेल एस अधिक उन्नत ब्याट्रीहरूले 400 माइल (640 किलोमिटर) पुग्न सक्छ। यद्यपि, लिथियम आइरन फस्फेट ब्याट्रीको प्रयोग अधिक समझदार व्यापार छनौट हुन सक्छ, किनभने यसले अधिक महँगो र राजनैतिक रूपमा जोखिमपूर्ण सामग्रीहरूको प्रयोगलाई बेवास्ता गर्छ।

यद्यपि, टेस्लाले कुनै पनि अन्य परिवर्तन नगरी फेराइट जस्ता खराब चीजसँग चुम्बकहरू प्रतिस्थापन गर्ने सम्भावना छैन। युनिभर्सिटी अफ अप्सलाका भौतिकशास्त्री अलैना विष्णाले भनिन्, “तपाईंले आफ्नो कारमा ठूलो चुम्बक बोक्नुहुनेछ। सौभाग्यवश, विद्युतीय मोटरहरू धेरै अन्य कम्पोनेन्टहरू भएका धेरै जटिल मेसिनहरू हुन् जुन कमजोर चुम्बकहरू प्रयोग गर्ने प्रभावलाई कम गर्न सैद्धान्तिक रूपमा पुन: व्यवस्थित गर्न सकिन्छ।

कम्प्युटर मोडेलहरूमा, सामग्री कम्पनी प्रोटेरियलले भर्खरै निर्धारण गर्‍यो कि दुर्लभ पृथ्वी ड्राइभ मोटरहरूको धेरै कार्यसम्पादन सूचकहरू फेराइट म्याग्नेटहरू सावधानीपूर्वक स्थितिमा राखेर र मोटर डिजाइनका अन्य पक्षहरू समायोजन गरेर प्रतिकृति गर्न सकिन्छ। यस अवस्थामा, मोटरको वजन लगभग 30% ले बढ्छ, जुन कारको समग्र वजनको तुलनामा सानो भिन्नता हुन सक्छ।

यी टाउको दुखाइको बावजुद, कार कम्पनीहरूसँग अझै पनि दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू त्याग्न धेरै कारणहरू छन्, यदि तिनीहरूले त्यसो गर्न सक्छन्। सम्पूर्ण दुर्लभ पृथ्वी बजारको मूल्य संयुक्त राज्य अमेरिकाको अन्डा बजार जस्तै छ, र सैद्धान्तिक रूपमा, दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू खनन गर्न सकिन्छ, प्रशोधन गर्न सकिन्छ र विश्वव्यापी म्याग्नेटमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ, तर वास्तविकतामा, यी प्रक्रियाहरूले धेरै चुनौतीहरू प्रस्तुत गर्दछ।

खनिज विश्लेषक र लोकप्रिय दुर्लभ पृथ्वी अवलोकन ब्लगर थोमस क्रुमरले भने, "यो एक $ 10 बिलियन उद्योग हो, तर प्रत्येक वर्ष उत्पादनहरूको मूल्य $ 2 ट्रिलियन देखि $ 3 ट्रिलियन सम्मको दायरा हो, जुन एक ठूलो लिभर हो। त्यस्तै कारहरूको लागि जान्छ। यदि तिनीहरूले यो पदार्थको केही किलोग्राम मात्र समावेश गर्दछ भने, तिनीहरूलाई हटाउनुको मतलब कारहरू अब चल्न सक्दैनन् जबसम्म तपाईं सम्पूर्ण इन्जिनलाई पुन: डिजाइन गर्न इच्छुक हुनुहुन्न।

संयुक्त राज्य अमेरिका र युरोप यो आपूर्ति श्रृंखला विविधीकरण गर्न कोशिस गर्दै छन्। क्यालिफोर्नियाको दुर्लभ पृथ्वी खानीहरू, जुन 21 औं शताब्दीको सुरुमा बन्द गरिएको थियो, हालै पुनः खोलिएको छ र हाल विश्वको दुर्लभ पृथ्वी स्रोतहरूको 15% आपूर्ति गर्दछ। संयुक्त राज्यमा, सरकारी एजेन्सीहरू (विशेष गरी रक्षा विभाग) लाई हवाईजहाज र उपग्रहहरू जस्ता उपकरणहरूको लागि शक्तिशाली चुम्बकहरू उपलब्ध गराउन आवश्यक छ, र तिनीहरू आन्तरिक रूपमा र जापान र युरोप जस्ता क्षेत्रहरूमा आपूर्ति श्रृंखलाहरूमा लगानी गर्न उत्साहित छन्। तर लागत, आवश्यक टेक्नोलोजी र वातावरणीय समस्याहरूलाई विचार गर्दै, यो एक ढिलो प्रक्रिया हो जुन धेरै वर्ष वा दशकहरूसम्म रहन सक्छ।