Tại sao động cơ Tesla Cybercab không cần đất hiếm?

CEO Elon Musk xác nhận động cơ điện trên mẫu xe tự hành Tesla Cybercab không sử dụng bất kỳ nguyên tố đất hiếm nào mà vẫn duy trì tầm hoạt động như thiết kế động cơ thông thường. Đây được xem là một thành tựu kỹ thuật đáng chú ý trong bối cảnh ngành công nghiệp xe điện tìm cách giảm chi phí và hạn chế phụ thuộc vào đất hiếm.

Động cơ điện trên Tesla Cybercab có gì đặc biệt?

Theo EV Wire, cụm truyền động của Tesla Cybercab sử dụng cấu trúc cuộn dây stato dạng thanh đơn giản hóa cùng hệ thống bôi trơn được tinh giản. Thiết kế này giúp cụm truyền động nhỏ hơn 18%, nhẹ hơn 25% và đạt hiệu suất cao hơn so với các cụm truyền động xe điện của những thương hiệu khác.

Mẫu robotaxi Tesla Cybercab sở hữu hàng loạt các công nghệ mới như hệ thống FSD sử dụng camera và AI, khoang lái không vô lăng và bàn đạp ga/thắng, sạc không dây... và đặc biệt là động cơ không sử dụng đất hiếm.

Trong khi đó, động cơ trên Tesla Model Y sử dụng khoảng 500 g + 10 g + 10 g của các nguyên tố đất hiếm khác nhau. Việc loại bỏ hoàn toàn đất hiếm khỏi động cơ Cybercab là một bước tiến đáng kể về kỹ thuật.

Hãng xe điện có trụ sở tại Mỹ sử dụng stato cuộn dây dạng hairpin (kẹp tóc), thay vì các bó dây đồng tròn truyền thống. Cấu trúc này giúp nâng tỷ lệ lấp đầy rãnh stato lên khoảng 70% so với mức phổ biến khoảng 40% ở các thiết kế thông thường, giúp không gian bên trong stato được tận dụng hiệu quả hơn.

Cụm truyền động của Tesla Cybercab sử dụng cấu trúc cuộn dây stato dạng thanh đơn giản hóa cùng hệ thống bôi trơn được tinh giản, giúp kích thước nhỏ hơn 18% và nhẹ hơn 25% so với các thương hiệu khác.

Tốc độ quay cũng là yếu tố quan trọng giúp động cơ đạt kích thước nhỏ và trọng lượng thấp. Cơ cấu này có thể vận hành ở tốc độ trên 15.000-20.000 vòng/phút. Khi tốc độ quay tăng, động cơ có thể tạo ra cùng mức công suất với kích thước và khối lượng nhỏ hơn.

Đối với việc thay thế nam châm đất hiếm, Tesla có thể sử dụng nam châm ferrite bố trí theo cấu hình Halbach. Đây là cách sắp xếp đặc biệt giúp tập trung từ trường về một phía và gần như triệt tiêu từ trường ở phía còn lại.

Bên cạnh các công nghệ mới được ứng dụng trên động cơ điện, Tesla Cybercab còn sở hữu thân vỏ được được tạo hình bằng phương pháp ép phun, hệ thống lái và phanh điều khiển điện tử, kiến trúc điện áp thấp 48 V...

Giải pháp này bù đắp phần nào nhược điểm của ferrite, vốn có từ tính yếu hơn khoảng 7-10 lần so với nam châm neodymium thường được sử dụng trong động cơ xe điện. Tuy nhiên, đây chưa phải thông tin được Tesla xác nhận chi tiết.

Tesla Cybercab tạo nên lợi thế lớn trong cuộc đua EV

Việc loại bỏ nam châm đất hiếm có thể mang lại lợi ích đáng kể về chi phí. Nam châm vĩnh cửu đất hiếm thường chiếm khoảng 25-35% tổng chi phí vật liệu của động cơ điện, cao hơn chi phí cuộn dây đồng stato hoặc các lá thép điện. Nếu được triển khai trên quy mô lớn, thiết kế không sử dụng đất hiếm có thể giúp Tesla tạo lợi thế về chi phí so với các đối thủ.

Việc loại bỏ nam châm đất hiếm có thể mang lại lợi ích đáng kể về chi phí. Nếu được triển khai trên quy mô lớn, thiết kế không sử dụng đất hiếm có thể giúp Tesla tạo lợi thế về chi phí so với các đối thủ.

Đất hiếm từ lâu là một trong những mắt xích nhạy cảm nhất trong chuỗi cung ứng xe điện. Phần lớn động cơ sử dụng nam châm vĩnh cửu trên thị trường phụ thuộc vào các nguyên tố như neodymium, praseodymium và dysprosium.

Hoạt động khai thác và chế biến những nguyên tố này tập trung chủ yếu tại Trung Quốc, khiến nguồn cung chịu ảnh hưởng từ các yếu tố thương mại và địa chính trị. Việc loại bỏ đất hiếm khỏi cụm truyền động của Tesla Cybercab vì thế không chỉ giúp giảm chi phí vật liệu mà còn hạn chế rủi ro gián đoạn nguồn cung.

Công nghệ động cơ mới được sử dụng trên Tesla Cybercab được xem là một thành tựu kỹ thuật đáng chú ý trong bối cảnh ngành công nghiệp EV tìm cách giảm chi phí và hạn chế phụ thuộc vào đất hiếm.

Thiết kế động cơ mới là một phần trong chiến lược đơn giản hóa quy trình sản xuất của Tesla. Cybercab sử dụng thân vỏ được tạo hình bằng phương pháp ép phun thay vì dập kim loại truyền thống. Mẫu xe cũng được trang bị kiến trúc điện áp thấp 48 V, hệ thống lái điều khiển bằng điện tử (steer-by-wire) và hệ thống phanh điều khiển bằng điện tử (brake-by-wire), với cơ cấu điều khiển riêng tại mỗi bánh.

Những giải pháp này cho thấy Cybercab được phát triển trên một nền tảng hướng đến sản xuất xe tự hành với sản lượng lớn. Việc tinh giản kết cấu, giảm khối lượng và hạn chế phụ thuộc vào nguyên liệu nhạy cảm về nguồn cung có thể đóng vai trò quan trọng trong mục tiêu tối ưu chi phí của Tesla.