サプライチェーンと環境問題のため、テスラのパワートレイン部門はモーターから希土類磁石を取り除くことに懸命に取り組んでおり、代替ソリューションを探している。
テスラはまだ完全に新しい磁石材料を発明していないため、安価で製造が容易なフェライトを使用する可能性が高く、既存の技術で対応する可能性がある。
フェライト磁石を慎重に配置し、モーター設計の他の側面を調整することにより、モーターの多くの性能指標が向上します。希土類駆動モーターも再現可能です。この場合、モーターの重量は約 30% 増加するだけで、車両の総重量に比べればわずかな差かもしれません。
4. 新しい磁石材料には、次の 3 つの基本特性が必要です。1) 磁性を有する必要があります。2) 他の磁場の存在下でも磁性を維持し続ける。3) 高温に耐えることができます。
Tencent Technology News によると、電気自動車メーカーのテスラは、自動車モーターにレアアース元素は今後使用されないと述べた。これは、テスラのエンジニアが代替ソリューションを見つけるために創造性をフルに発揮する必要があることを意味する。
先月、イーロン・マスク氏はテスラ・インベスター・デーのイベントで「マスタープランの第3弾」を発表した。その中には、物理学の分野でセンセーションを引き起こした小さな詳細があります。テスラのパワートレイン部門の上級幹部であるコリン・キャンベル氏は、サプライチェーンの問題と希土類磁石の製造による重大な悪影響を理由に、彼のチームがモーターから希土類磁石を撤去していると発表した。
この目標を達成するために、キャンベル氏はレアアース 1、レアアース 2、レアアース 3 と巧みにラベル付けされた 3 つの謎の物質を含む 2 枚のスライドを提示しました。最初のスライドはテスラの現状を表しており、同社が各車両に使用しているレアアースの量は次のとおりです。 0.5キログラムから10グラムまでの範囲です。2 番目のスライドでは、すべてのレアアース元素の使用量がゼロになりました。
特定の物質の電子運動によって生成される不思議な力を研究する磁気学者にとって、レアアース 1 の正体はネオジムであることが簡単に認識できます。この金属を鉄やホウ素などの一般的な元素に添加すると、強力な常時磁場を生成することができます。しかし、このような品質を備えた材料はほとんどなく、さらに少数の希土類元素が、重さ 2000 キログラムを超えるテスラ車や、産業用ロボットから戦闘機に至るまで多くのものを動かすことができる磁場を生成します。テスラがモーターからネオジムやその他の希土類元素を除去する計画がある場合、代わりにどの磁石を使用するのでしょうか?
物理学者にとって、1 つ確かなことは、テスラはまったく新しいタイプの磁性材料を発明したわけではないということです。NIron Magnets の戦略担当エグゼクティブバイスプレジデントであるアンディ・ブラックバーン氏は、「100 年以上経っても、新しいビジネスマグネットを獲得する機会はわずかしかないかもしれません。」と述べています。NIron Magnets は、次のチャンスを掴もうとしている数少ないスタートアップ企業の 1 つです。
ブラックバーン氏らは、テスラがはるかに強力でない磁石でしのぐことにした可能性が高いと考えている。多くの可能性の中で、最も明白な候補はフェライトです。これは、鉄と酸素で構成され、ストロンチウムなどの少量の金属が混合されたセラミックです。安価で製造が簡単なため、1950 年代以来、世界中の冷蔵庫のドアがこの方法で製造されてきました。
しかし、フェライトの磁力は体積で見るとネオジム磁石の10分の1しかないため、新たな疑問が生じます。テスラのCEOイーロン・マスク氏は常に妥協を許さないことで知られているが、テスラがフェライトに移行するのであれば、ある程度の譲歩が必要と思われる。
電気自動車の動力はバッテリーだと思われがちですが、実際には電気自動車を動かすのは電磁駆動です。テスラ社と磁気ユニット「テスラ」の名前が同じ人物にちなんで付けられているのは偶然ではありません。電子がモーターのコイルを流れると、反対の磁力を駆動する電磁場が発生し、モーターのシャフトが車輪とともに回転します。
テスラ車の後輪の場合、これらの力は永久磁石を備えたモーターによって提供されます。永久磁石は、原子の周りの電子の巧妙な回転のおかげで、安定した磁場を持ち、電流入力が不要な奇妙な材料です。テスラは、バッテリーをアップグレードせずに航続距離を延長し、トルクを増加させるために、約 5 年前にこれらの磁石を車に追加し始めました。これ以前は、同社は電力を消費することで磁気を発生させる電磁石を中心に製造された誘導モーターを使用していました。フロントモーターを搭載したモデルは引き続きこのモードを使用します。
レアアースと磁石を放棄するというテスラの動きは少し奇妙に思えます。自動車会社は効率性を重視することが多く、特に電気自動車の場合は、航続距離に対する恐怖心を克服するようドライバーを説得しようとしている。しかし、自動車メーカーが電気自動車の生産規模を拡大し始めるにつれ、以前は非効率すぎると考えられていた多くのプロジェクトが再浮上している。
これにより、テスラを含む自動車メーカーは、リン酸鉄リチウム（LFP）電池を使用する自動車をより多く生産するようになりました。コバルトやニッケルなどの元素を含むバッテリーと比較して、これらのモデルは航続距離が短いことがよくあります。これは古いテクノロジーであり、重量が増し、ストレージ容量が減少します。現在、低速電力で駆動するモデル 3 の航続距離は 272 マイル (約 438 キロメートル) ですが、より高度なバッテリーを搭載した遠隔モデル S の航続距離は 400 マイル (640 キロメートル) に達します。ただし、リン酸鉄リチウム電池の使用は、より高価で政治的に危険な材料の使用を避けることができるため、より賢明なビジネス選択である可能性があります。
しかし、テスラが他の変更を加えずに、単に磁石をフェライトなどのより悪いものに置き換える可能性は低いです。ウプサラ大学の物理学者アライナ・ヴィシュナ氏はこう語った。幸いなことに、電気モーターは、理論的には弱い磁石の使用による影響を軽減するために再配置できる他の多くのコンポーネントを備えた非常に複雑な機械です。
材料会社 Proterial は最近、コンピューター モデルにおいて、フェライト磁石を慎重に配置し、モーター設計の他の側面を調整することで、希土類駆動モーターの多くの性能指標を再現できると判断しました。この場合、モーターの重量は約 30% 増加するだけで、車両の総重量に比べればわずかな差かもしれません。
こうした頭痛の種にもかかわらず、自動車会社には、可能であればレアアース元素を放棄する理由がまだたくさんある。レアアース市場全体の価値は米国の卵市場の価値と同程度であり、理論的には世界中でレアアース元素を採掘、加工し、磁石に変換することが可能ですが、実際にはこれらのプロセスには多くの課題があります。
鉱物アナリストで人気のレアアース観察ブロガーのトーマス・クルーマー氏は、「これは100億ドル規模の産業だが、毎年生み出される製品の価値は2兆ドルから3兆ドルに及び、これは大きなてこだ」と語った。車も同様です。たとえこの物質が数キログラムしか含まれていないとしても、それらを除去するということは、エンジン全体を再設計しない限り、車は走行できなくなることを意味します。
米国と欧州はこのサプライチェーンを多様化しようとしている。21世紀初頭に閉鎖されたカリフォルニアのレアアース鉱山は最近再開され、現在世界のレアアース資源の15％を供給している。米国では、政府機関（特に国防総省）は飛行機や人工衛星などの機器に強力な磁石を提供する必要があり、国内および日本や欧州などの地域のサプライチェーンへの投資に熱心です。しかし、コスト、必要な技術、環境問題を考慮すると、これは数年、場合によっては数十年かかる時間のかかるプロセスです。
投稿日時: 2023 年 5 月 11 日