Tesla-მ ახლახან გამოაცხადა, რომ მათ ელექტრო მანქანებზე კონფიგურირებული მუდმივი მაგნიტის ძრავების შემდეგი თაობა საერთოდ არ გამოიყენებს იშვიათი დედამიწის მასალებს!
ტესლას სლოგანი: იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტები მთლიანად აღმოფხვრილია
ეს რეალურია?
ფაქტობრივად, 2018 წელს, მსოფლიოს ელექტრომობილების 93% აღჭურვილი იყო ძალოვანი აგრეგატით, რომელსაც ამოძრავებდა იშვიათი მიწებისგან დამზადებული მუდმივი მაგნიტის ძრავა. 2020 წელს ელექტრომობილების გლობალური ბაზრის 77% იყენებს მუდმივი მაგნიტის ძრავებს. ელექტრო მანქანების ინდუსტრიის დამკვირვებლები თვლიან, რომ რადგან ჩინეთი გახდა ელექტრომობილების ერთ-ერთი უმსხვილესი ბაზარი და ჩინეთი დიდწილად აკონტროლებს იშვიათი მიწების მიწოდებას, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ჩინეთი გადავიდეს მუდმივი მაგნიტის მანქანებიდან. მაგრამ როგორია ტესლას მდგომარეობა და როგორ ფიქრობს იგი ამაზე? 2018 წელს Tesla-მ პირველად გამოიყენა ჩაშენებული მუდმივი მაგნიტის სინქრონული ძრავა Model 3-ში, ხოლო წინა ღერძზე შეინარჩუნა ინდუქციური ძრავა. ამჟამად, Tesla იყენებს ორი ტიპის ძრავას თავის Model S და X ელექტრო მანქანებში, ერთი არის იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტის ძრავა და მეორე არის ინდუქციური ძრავა. ინდუქციურ ძრავებს შეუძლიათ მეტი სიმძლავრის მიწოდება, ხოლო ინდუქციური ძრავები მუდმივი მაგნიტებით უფრო ეფექტურია და შეუძლიათ გააუმჯობესონ მართვის დიაპაზონი 10% -ით.
მუდმივი მაგნიტის ძრავის წარმოშობა ამაზე საუბრისას უნდა აღვნიშნოთ, თუ როგორ გაჩნდა იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტის ძრავა. ყველამ იცის, რომ მაგნეტიზმი წარმოქმნის ელექტროენერგიას, ელექტროენერგია კი მაგნიტიზმს, ხოლო ძრავის წარმოქმნა განუყოფელია მაგნიტური ველისგან. აქედან გამომდინარე, არსებობს ორი გზა მაგნიტური ველის უზრუნველსაყოფად: აგზნება და მუდმივი მაგნიტი. DC ძრავები, სინქრონული ძრავები და მრავალი მინიატურული სპეციალური ძრავა მოითხოვს DC მაგნიტურ ველს. ტრადიციული მეთოდია მაგნიტური ველის მისაღებად ენერგიული კოჭის (ე.წ. მაგნიტური პოლუსი) გამოყენება რკინის ბირთვით, მაგრამ ამ მეთოდის ყველაზე დიდი მინუსი არის ის, რომ დენს აქვს ენერგიის დაკარგვა კოჭის წინააღმდეგობაში (სითბოს წარმოქმნა), რითაც ამცირებს. ძრავის ეფექტურობა და საოპერაციო ხარჯების გაზრდა. ამ დროს ხალხი ფიქრობდა - თუ არსებობს მუდმივი მაგნიტური ველი და ელექტროენერგია აღარ გამოიყენება მაგნეტიზმის წარმოქმნისთვის, მაშინ ძრავის ეკონომიკური ინდექსი გაუმჯობესდება. ასე რომ, დაახლოებით 1980-იან წლებში გამოჩნდა სხვადასხვა სახის მუდმივი მაგნიტის მასალები და შემდეგ ისინი გამოიყენეს ძრავებზე, რის შედეგადაც მუდმივი მაგნიტის ძრავები შექმნეს.
იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტის ძრავა ლიდერობს რა მასალებს შეუძლიათ შექმნან მუდმივი მაგნიტები? ბევრი ქსელის მომხმარებელი ფიქრობს, რომ არსებობს მხოლოდ ერთი სახის მასალა. სინამდვილეში, არსებობს ოთხი ძირითადი ტიპის მაგნიტი, რომელსაც შეუძლია შექმნას მუდმივი მაგნიტური ველი, კერძოდ: კერამიკა (ფერიტი), ალუმინის ნიკელის კობალტი (AlNiCo), სამარიუმის კობალტი (SmCo) და ნეოდიმი რკინის ბორი (NdFeB). სპეციალური ნეოდიმის მაგნიტების შენადნობები, მათ შორის ტერბიუმი და დისპროზიუმი, შეიქმნა კურიის უფრო მაღალი ტემპერატურით, რაც მათ საშუალებას აძლევს გაუძლოს მაღალ ტემპერატურას 200°C-მდე.
1980-იან წლებამდე მუდმივი მაგნიტის მასალები ძირითადად იყო ფერიტის მუდმივი მაგნიტები და ალნიკო მუდმივი მაგნიტები, მაგრამ ამ მასალების რემანენტობა არც თუ ისე ძლიერია, ამიტომ წარმოქმნილი მაგნიტური ველი შედარებით სუსტია. არა მხოლოდ ეს, არამედ ამ ორი სახის მუდმივი მაგნიტების იძულებითი ძალა დაბალია და როგორც კი ისინი გარე მაგნიტურ ველს შეხვდებიან, ისინი ადვილად ზემოქმედებენ და დემაგნიტიზდებიან, რაც ზღუდავს მუდმივი მაგნიტის ძრავების განვითარებას. მოდით ვისაუბროთ იშვიათი დედამიწის მაგნიტებზე. სინამდვილეში, იშვიათი დედამიწის მაგნიტები იყოფა ორ ტიპის მუდმივ მაგნიტებად: მსუბუქი იშვიათი დედამიწა და მძიმე იშვიათი დედამიწა. გლობალური იშვიათი დედამიწის რეზერვები შედგება დაახლოებით 85% მსუბუქი იშვიათი დედამიწისგან და 15% მძიმე იშვიათი დედამიწისგან. ეს უკანასკნელი გთავაზობთ მაღალი ტემპერატურის რეიტინგულ მაგნიტებს, რომლებიც შესაფერისია მრავალი საავტომობილო გამოყენებისთვის. 1980-იანი წლების შემდეგ გამოჩნდა მაღალი ხარისხის იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტი - NdFeB მუდმივი მაგნიტი. ასეთ მასალებს აქვთ უფრო მაღალი რემანენტობა, ასევე უფრო მაღალი იძულებითი და ენერგიის გამომუშავება, მაგრამ ზოგადად დაბალი Curie ტემპერატურა, ვიდრე ალტერნატივები. მისგან დამზადებული იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტის ძრავას აქვს მრავალი უპირატესობა, როგორიცაა მაღალი ეფექტურობა, არ არის აგზნების კოჭა, ამიტომ არ არის აგზნების ენერგიის დაკარგვა; ფარდობითი მაგნიტური გამტარიანობა ახლოს არის ჰაერის აპარატთან, რაც ამცირებს ძრავის ინდუქციურობას და აუმჯობესებს სიმძლავრის ფაქტორს. სწორედ იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტის ძრავების უკეთესი სიმძლავრის სიმკვრივისა და ეფექტურობის გამო არსებობს ელექტროძრავის მრავალი განსხვავებული დიზაინი, და ყველაზე პოპულარულია იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტის ძრავები. ტესლას მოშორება სურს დამოკიდებულება ჩინურ იშვიათ მიწებზე?
ყველამ იცის, რომ ჩინეთი უზრუნველყოფს მსოფლიოში იშვიათი დედამიწის რესურსების დიდ უმრავლესობას. ეს ბოლო წლებში შეერთებულმა შტატებმაც დაინახა. მათ არ სურთ ჩინეთის მიერ იშვიათი მიწების მიწოდების შეზღუდვა. ამიტომ, მას შემდეგ რაც ბაიდენი თანამდებობაზე დადგა, ის ცდილობდა გაეზარდა თავისი მონაწილეობა იშვიათი დედამიწის მიწოდების ჯაჭვში. ეს არის 2 ტრილიონი დოლარის ინფრასტრუქტურის წინადადების ერთ-ერთი პრიორიტეტი. MP Materials, რომელმაც იყიდა ადრე დახურული მაღარო კალიფორნიაში 2017 წელს, იბრძვის აღადგინოს აშშ იშვიათი მიწების მიწოდების ჯაჭვი, ფოკუსირებულია ნეოდიუმსა და პრაზეოდიმიზე და იმედოვნებს, რომ გახდება ყველაზე დაბალ ფასად მწარმოებელი. ლინასმა მიიღო სახელმწიფო დაფინანსება ტეხასში მსუბუქი იშვიათი მიწების გადამამუშავებელი ქარხნის ასაშენებლად და კიდევ ერთი კონტრაქტი აქვს მძიმე იშვიათი მიწების გამოყოფის ობიექტზე ტეხასში. მიუხედავად იმისა, რომ შეერთებულმა შტატებმა ამდენი ძალისხმევა გააკეთა, ინდუსტრიის ადამიანებს მიაჩნიათ, რომ მოკლევადიან პერსპექტივაში, განსაკუთრებით ღირებულების თვალსაზრისით, ჩინეთი შეინარჩუნებს დომინანტურ პოზიციას იშვიათი მიწების მიწოდებაში და შეერთებული შტატები მას საერთოდ ვერ შეარყევს.
შესაძლოა, ტესლამ დაინახა ეს და მათ განიხილეს მუდმივი მაგნიტების გამოყენება, რომლებიც საერთოდ არ იყენებენ იშვიათ მიწებს ძრავად. ეს გაბედული ვარაუდია, ან ხუმრობა, ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვიცით. თუ ტესლა მიატოვებს მუდმივი მაგნიტის ძრავებს და დაუბრუნდება ინდუქციურ ძრავებს, ეს არ არის მათი კეთების სტილი. და Tesla-ს სურს გამოიყენოს მუდმივი მაგნიტის ძრავები და მთლიანად მიატოვოს იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტები, ასე რომ, არსებობს ორი შესაძლებლობა: ერთი არის ინოვაციური შედეგები ორიგინალურ კერამიკულ (ფერიტზე) და AlNiCo-ს მუდმივ მაგნიტებზე. მეორე არის ის, რომ მუდმივი მაგნიტები დამზადებულია. სხვა არაიშვიათი დედამიწის შენადნობის მასალებს ასევე შეუძლიათ შეინარჩუნონ იგივე ეფექტი, როგორც იშვიათი დედამიწის მუდმივი მაგნიტები. თუ ეს არ არის ეს ორი, მაშინ Tesla სავარაუდოდ თამაშობს კონცეფციებთან. და ვუკოვიჩმა, შპს ალიანსის პრეზიდენტმა, ერთხელ თქვა, რომ „იშვიათი დედამიწის მაგნიტების მახასიათებლების გამო, არცერთი სხვა მაგნიტური მასალა არ შეიძლება შეესაბამებოდეს მათ მაღალი სიმტკიცის შესრულებას. იშვიათი დედამიწის მაგნიტების შეცვლა ნამდვილად არ შეიძლება.
მიუხედავად იმისა, თამაშობს თუ არა ტესლა კონცეფციებს ან ნამდვილად სურს თავი დააღწიოს დამოკიდებულებას ჩინეთის იშვიათი დედამიწის მიწოდებაზე მუდმივი მაგნიტის ძრავების თვალსაზრისით, რედაქტორი თვლის, რომ იშვიათი დედამიწის რესურსები ძალიან ძვირფასია და ჩვენ უნდა განვავითაროთ ისინი რაციონალურად და გადავიხადოთ მეტი. ყურადღება მომავალ თაობებზე. ამავდროულად, მკვლევარებმა უნდა გაზარდონ თავიანთი კვლევის ძალისხმევა. ნუ ვიტყვით, კარგია თუ არა ტესლას ფორმულირება, მაინც მოგვცა რამდენიმე მინიშნება და შთაგონება.
