เนื่องจากปัญหาด้านห่วงโซ่อุปทานและสิ่งแวดล้อม แผนกระบบส่งกำลังของ Tesla กำลังทำงานอย่างหนักเพื่อถอดแม่เหล็กหายากออกจากมอเตอร์ และกำลังมองหาวิธีแก้ปัญหาทางเลือกอื่น
Tesla ยังไม่ได้คิดค้นวัสดุแม่เหล็กชนิดใหม่ทั้งหมด ดังนั้นจึงอาจใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ โดยส่วนใหญ่จะใช้เฟอร์ไรท์ราคาถูกและผลิตได้ง่าย
ด้วยการวางตำแหน่งแม่เหล็กเฟอร์ไรต์อย่างระมัดระวังและปรับการออกแบบมอเตอร์ในด้านอื่นๆ จึงเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลายประการแผ่นดินที่หายากมอเตอร์ขับเคลื่อนสามารถจำลองได้ในกรณีนี้ น้ำหนักของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นเพียงประมาณ 30% เท่านั้น ซึ่งอาจมีความแตกต่างเล็กน้อยเมื่อเทียบกับน้ำหนักโดยรวมของรถ
4. วัสดุแม่เหล็กใหม่ต้องมีคุณสมบัติพื้นฐานสามประการดังต่อไปนี้: 1) จำเป็นต้องมีแม่เหล็ก;2) คงความเป็นแม่เหล็กต่อไปเมื่อมีสนามแม่เหล็กอื่น ๆ3) สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้
จากรายงานของ Tencent Technology News ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้า Tesla ระบุว่าธาตุหายากจะไม่ถูกนำมาใช้ในมอเตอร์ของรถยนต์อีกต่อไป ซึ่งหมายความว่าวิศวกรของ Tesla จะต้องปลดปล่อยความคิดสร้างสรรค์อย่างเต็มที่ในการค้นหาวิธีแก้ปัญหาทางเลือก
เมื่อเดือนที่แล้ว Elon Musk เผยแพร่ "ส่วนที่สามของแผนแม่บท" ในงาน Tesla Investor Dayในหมู่พวกเขามีรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ทำให้เกิดความรู้สึกในสาขาฟิสิกส์Colin Campbell ผู้บริหารระดับสูงในแผนกระบบส่งกำลังของ Tesla ประกาศว่าทีมงานของเขากำลังถอดแม่เหล็กหายากออกจากมอเตอร์ เนื่องจากปัญหาด้านห่วงโซ่อุปทานและผลกระทบเชิงลบที่สำคัญจากการผลิตแม่เหล็กหายาก
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ แคมป์เบลล์ได้นำเสนอสไลด์สองชุดที่เกี่ยวข้องกับวัสดุลึกลับสามชนิดซึ่งมีป้ายกำกับอย่างชาญฉลาดว่าเป็นธาตุหายาก 1, ดินหายาก 2 และธาตุหายาก 3 สไลด์แรกแสดงถึงสถานการณ์ปัจจุบันของ Tesla ซึ่งปริมาณของธาตุหายากที่บริษัทใช้ในรถยนต์แต่ละคัน มีตั้งแต่ครึ่งกิโลกรัมถึง 10 กรัมในสไลด์ที่สอง การใช้ธาตุหายากทั้งหมดลดลงเหลือศูนย์
สำหรับนักแม่เหล็กวิทยาที่ศึกษาพลังมหัศจรรย์ที่เกิดจากการเคลื่อนที่ทางอิเล็กทรอนิกส์ในวัสดุบางชนิด การระบุตัวตนของแรร์เอิร์ธ 1 นั้นสามารถจดจำได้ง่าย ซึ่งก็คือนีโอไดเมียมเมื่อเติมเข้ากับองค์ประกอบทั่วไป เช่น เหล็กและโบรอน โลหะนี้สามารถช่วยสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและอยู่ตลอดเวลาได้แต่มีวัสดุเพียงไม่กี่ชนิดที่มีคุณภาพเช่นนี้ และแม้แต่ธาตุหายากก็สร้างสนามแม่เหล็กที่สามารถเคลื่อนย้ายรถยนต์ Tesla ที่มีน้ำหนักมากกว่า 2,000 กิโลกรัมได้ รวมถึงสิ่งอื่น ๆ อีกมากมายตั้งแต่หุ่นยนต์อุตสาหกรรมไปจนถึงเครื่องบินรบหาก Tesla วางแผนที่จะกำจัดนีโอไดเมียมและธาตุหายากอื่นๆ ออกจากมอเตอร์ เทสลาจะใช้แม่เหล็กชนิดใดแทน
สำหรับนักฟิสิกส์ มีสิ่งหนึ่งที่แน่นอน: Tesla ไม่ได้คิดค้นวัสดุแม่เหล็กชนิดใหม่ทั้งหมดAndy Blackburn รองประธานบริหารฝ่ายกลยุทธ์ของ NIron Magnets กล่าวว่า "ในกว่า 100 ปี เราอาจมีโอกาสเพียงไม่กี่ครั้งเท่านั้นที่จะได้รับแม่เหล็กทางธุรกิจใหม่"NIron Magnets เป็นหนึ่งในสตาร์ทอัพไม่กี่รายที่พยายามคว้าโอกาสต่อไป
แบล็กเบิร์นและคนอื่นๆ เชื่อว่ามีแนวโน้มมากขึ้นที่ Tesla ตัดสินใจที่จะใช้แม่เหล็กที่มีกำลังน้อยกว่ามากท่ามกลางความเป็นไปได้หลายๆ อย่าง ตัวเลือกที่ชัดเจนที่สุดคือเฟอร์ไรต์ ซึ่งเป็นเซรามิกที่ประกอบด้วยเหล็กและออกซิเจน ผสมกับโลหะจำนวนเล็กน้อย เช่น สตรอนเซียมมีทั้งราคาถูกและง่ายต่อการผลิต และตั้งแต่ปี 1950 เป็นต้นมา ประตูตู้เย็นทั่วโลกก็มีการผลิตในลักษณะนี้
แต่ในแง่ของปริมาตร แม่เหล็กของเฟอร์ไรต์มีเพียงหนึ่งในสิบของแม่เหล็กนีโอไดเมียม ซึ่งทำให้เกิดคำถามใหม่Elon Musk ซีอีโอของ Tesla เป็นที่รู้จักมาโดยตลอดว่ามีความแน่วแน่ แต่ถ้า Tesla จะเปลี่ยนไปใช้เฟอร์ไรต์ ดูเหมือนว่าจะต้องได้รับสัมปทานบางประการ
เป็นเรื่องง่ายที่จะเชื่อว่าแบตเตอรี่คือพลังของยานพาหนะไฟฟ้า แต่ในความเป็นจริงแล้ว การขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้านั้นขับเคลื่อนยานพาหนะไฟฟ้าไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ทั้งบริษัท Tesla และหน่วยแม่เหล็ก "Tesla" ได้รับการตั้งชื่อตามบุคคลคนเดียวกันเมื่ออิเล็กตรอนไหลผ่านขดลวดในมอเตอร์ พวกมันจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนแรงแม่เหล็กตรงกันข้าม ส่งผลให้เพลาของมอเตอร์หมุนไปพร้อมกับล้อ
สำหรับล้อหลังของรถยนต์ Tesla แรงเหล่านี้ได้มาจากมอเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวร ซึ่งเป็นวัสดุแปลกที่มีสนามแม่เหล็กเสถียรและไม่มีกระแสไฟฟ้าเข้า ต้องขอบคุณการหมุนอย่างชาญฉลาดของอิเล็กตรอนรอบอะตอมTesla เพิ่งเริ่มเพิ่มแม่เหล็กเหล่านี้ลงในรถยนต์เมื่อประมาณห้าปีที่แล้ว เพื่อที่จะขยายระยะทางและเพิ่มแรงบิดโดยไม่ต้องอัพเกรดแบตเตอรี่ก่อนหน้านี้ บริษัทใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำที่ผลิตโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กโดยการใช้ไฟฟ้ารุ่นที่มีมอเตอร์ด้านหน้ายังคงใช้โหมดนี้
การเคลื่อนไหวของ Tesla ที่จะละทิ้งธาตุหายากและแม่เหล็กดูเหมือนจะแปลกเล็กน้อยบริษัทรถยนต์มักหมกมุ่นอยู่กับประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งพวกเขายังคงพยายามชักชวนผู้ขับขี่ให้เอาชนะความกลัวในระยะไกลแต่ในขณะที่ผู้ผลิตรถยนต์เริ่มขยายขนาดการผลิตรถยนต์ไฟฟ้า หลายโครงการที่ก่อนหน้านี้ถือว่าไม่มีประสิทธิภาพเกินไปก็กลับมาปรากฏตัวอีกครั้ง
สิ่งนี้กระตุ้นให้ผู้ผลิตรถยนต์ รวมถึง Tesla ผลิตรถยนต์เพิ่มขึ้นโดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP)เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ที่มีองค์ประกอบต่างๆ เช่น โคบอลต์และนิกเกิล รุ่นเหล่านี้มักจะมีช่วงที่สั้นกว่านี่เป็นเทคโนโลยีรุ่นเก่าที่มีน้ำหนักมากขึ้นและความจุลดลงปัจจุบันโมเดล 3 ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานความเร็วต่ำมีระยะการเดินทาง 272 ไมล์ (ประมาณ 438 กิโลเมตร) ในขณะที่รุ่น S ระยะไกลที่ติดตั้งแบตเตอรี่ขั้นสูงกว่าสามารถวิ่งได้ระยะทาง 400 ไมล์ (640 กิโลเมตร)อย่างไรก็ตาม การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตอาจเป็นทางเลือกทางธุรกิจที่สมเหตุสมผลมากกว่า เนื่องจากเป็นการหลีกเลี่ยงการใช้วัสดุที่มีราคาแพงกว่าและแม้แต่วัสดุที่มีความเสี่ยงทางการเมือง
อย่างไรก็ตาม Tesla ไม่น่าจะแทนที่แม่เหล็กด้วยสิ่งที่แย่กว่านั้น เช่น เฟอร์ไรต์ โดยไม่ทำการเปลี่ยนแปลงอื่นใดอไลนา วิษณะ นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอุปซอลากล่าวว่า “คุณจะพกแม่เหล็กขนาดใหญ่ติดตัวรถไปด้วยโชคดีที่มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นเครื่องจักรที่ค่อนข้างซับซ้อนซึ่งมีส่วนประกอบอื่นๆ มากมาย ซึ่งในทางทฤษฎีสามารถจัดเรียงใหม่ได้เพื่อลดผลกระทบจากการใช้แม่เหล็กที่อ่อนกว่า
ในโมเดลคอมพิวเตอร์ บริษัทวัสดุ Proterial ระบุเมื่อเร็วๆ นี้ว่าตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลายอย่างของมอเตอร์ขับเคลื่อนแรร์เอิร์ธสามารถจำลองได้โดยการวางตำแหน่งแม่เหล็กเฟอร์ไรต์อย่างระมัดระวัง และปรับแง่มุมอื่นๆ ของการออกแบบมอเตอร์ในกรณีนี้ น้ำหนักของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นเพียงประมาณ 30% เท่านั้น ซึ่งอาจมีความแตกต่างเล็กน้อยเมื่อเทียบกับน้ำหนักโดยรวมของรถ
แม้จะมีเรื่องน่าปวดหัวเหล่านี้ แต่บริษัทรถยนต์ก็ยังคงมีเหตุผลหลายประการที่จะละทิ้งธาตุหายาก หากพวกเขาสามารถทำได้มูลค่าของตลาดโลหะหายากทั้งหมดมีความคล้ายคลึงกับตลาดไข่ในสหรัฐอเมริกา และตามทฤษฎีแล้ว ธาตุโลหะหายากสามารถขุด แปรรูป และแปลงเป็นแม่เหล็กได้ทั่วโลก แต่ในความเป็นจริงแล้ว กระบวนการเหล่านี้นำเสนอความท้าทายมากมาย
โทมัส ครูเมอร์ นักวิเคราะห์แร่และบล็อกเกอร์สังเกตการณ์แร่หายากยอดนิยมกล่าวว่า "นี่เป็นอุตสาหกรรมที่มีมูลค่า 1 หมื่นล้านดอลลาร์ แต่มูลค่าของผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นในแต่ละปีมีตั้งแต่ 2 ล้านล้านถึง 3 ล้านล้านดอลลาร์ ซึ่งเป็นมูลค่ามหาศาลเช่นเดียวกับรถยนต์แม้ว่าจะมีสารนี้เพียงไม่กี่กิโลกรัม แต่การนำออกหมายความว่ารถยนต์จะไม่สามารถวิ่งได้อีกต่อไป เว้นแต่คุณจะยินดีออกแบบเครื่องยนต์ทั้งหมดใหม่
สหรัฐอเมริกาและยุโรปกำลังพยายามกระจายห่วงโซ่อุปทานนี้เหมืองแร่หายากในแคลิฟอร์เนียซึ่งถูกปิดไปเมื่อต้นศตวรรษที่ 21 เพิ่งเปิดใหม่อีกครั้ง และปัจจุบันเป็นแหล่งทรัพยากรแร่หายากของโลกถึง 15%ในสหรัฐอเมริกา หน่วยงานรัฐบาล (โดยเฉพาะกระทรวงกลาโหม) จำเป็นต้องจัดหาแม่เหล็กอันทรงพลังสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องบินและดาวเทียม และหน่วยงานเหล่านี้มีความกระตือรือร้นที่จะลงทุนในห่วงโซ่อุปทานภายในประเทศและในภูมิภาค เช่น ญี่ปุ่นและยุโรปแต่เมื่อพิจารณาถึงต้นทุน เทคโนโลยีที่จำเป็น และปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม นี่เป็นกระบวนการที่ช้าซึ่งอาจใช้เวลานานหลายปีหรือหลายสิบปี
เวลาโพสต์: May-11-2023