Buzz
Các nhà sản xuất, từ xe điện đến robot, giờ đây có thể mơ về viễn cảnh sản xuất hoàn toàn bằng các vật liệu có sẵn ngay trong biên giới của nhiều quốc gia.
Cách thoát khỏi sự thống trị của Trung Quốc
Liệu sẽ ra sao nếu thế giới tìm ra cách giảm bớt sự phụ thuộc vào đất hiếm của Trung Quốc, thứ mà quốc gia này đã nhiều lần dùng để trả đũa trong các cuộc chiến thương mại?
Theo WSJ, chìa khóa nằm ở các loại động cơ điện mới – những động cơ trước đây rất phụ thuộc vào đất hiếm, nhưng hiện tại có thể sản xuất mà không cần đến chúng. Một công ty khởi nghiệp tên Conifer đã giới thiệu loại động cơ giá rẻ và dễ chế tạo, sử dụng nam châm làm từ sắt thông thường thay vì đất hiếm.
Trưởng nhóm kỹ thuật của Conifer, Yateendra Deshpande, đã dành nhiều năm thiết kế các động cơ điện tiên tiến nhất thế giới, trong đó có động cơ cung cấp năng lượng cho xe hơi hạng sang Lucid Motors.
Ông từng làm việc tại Apple trong dự án xe điện không thành của công ty này. Người đồng sáng lập cùng ông là Ankit Somani, cũng từng tham gia thiết kế trung tâm dữ liệu tại Oracle và Google.
Họ cùng nhau sáng lập Conifer với mục tiêu giải quyết một thị trường đầy tiềm năng: nhu cầu sử dụng hàng tỷ động cơ nhỏ gọn lắp vào các thiết bị hiện có, từ đó giúp điện khí hóa đội xe xăng đang chiếm ưu thế ở hàng tỷ người trên toàn cầu.
Conifer, với trụ sở tại Thung lũng Silicon, tập trung mạnh vào yếu tố chi phí, tính đơn giản và khả năng cung ứng. Họ áp dụng thiết kế từ các siêu xe hybrid cao cấp, sau đó thu nhỏ kích thước và vật liệu sử dụng. Thay vì sử dụng nam châm đất hiếm, động cơ của họ có thể sử dụng nam châm vĩnh cửu từ sắt thông thường.
Công nghệ của họ mang theo rủi ro, vì đây là lần đầu tiên áp dụng và khó sản xuất. Nam châm sắt không cung cấp đủ năng lượng. Tuy nhiên, nếu tối ưu hóa đúng giữa chi phí và khả năng sản xuất, động cơ này có thể trở thành nền tảng giá rẻ cho nhiều ứng dụng.
Đây chính là giấc mơ của các nhà sản xuất, từ xe điện đến robot: một động cơ điện giá rẻ, dễ sản xuất, có thể chế tạo từ các vật liệu có sẵn trong biên giới của hầu hết các quốc gia.
Đây là công nghệ miễn thuế. Hiện nay, khi Trung Quốc kiểm soát 90% nguồn cung đất hiếm toàn cầu và đóng vai trò quan trọng trong các động cơ và thiết bị điện tử, công nghệ mới này lại càng cần thiết.
Động cơ mới khác gì?
Động cơ điện truyền thống là "từ thông hướng tâm": một cuộn dây đồng uốn quanh trục trung tâm với nam châm gắn vào. Khi có điện, từ trường trong cuộn dây đồng vuông góc với trục và bắt đầu quay.
Khác với động cơ truyền thống, động cơ của Conifer hoạt động theo nguyên lý "từ thông trục". Chúng gồm các tấm thép, một số cố định trong khi số khác, gắn với trục, có thể quay tự do. Nam châm được đặt trên các tấm thép này, với từ trường song song với trục quay.
Mặc dù động cơ từ thông trục đã xuất hiện từ nhiều thế kỷ trước, giống như động cơ từ thông xuyên tâm, nhưng động cơ hiện đại mang lại hiệu quả cao hơn nhờ vào sự phát triển của thiết bị điện tử công suất chuyển mạch nhanh, có khả năng bật tắt dòng điện hàng trăm lần mỗi giây, điều chỉnh tần số một cách linh hoạt khi tốc độ quay thay đổi.
James Edmondson, giám đốc nghiên cứu tại IDTechEx, cho biết động cơ từ thông trục khó sản xuất hơn và yêu cầu độ chính xác cao cũng như kiểm soát phần mềm, khiến chúng ít được ứng dụng. Tuy nhiên, tiềm năng của chúng hiện đang bắt đầu được thể hiện.
Thông thường, cả hai loại động cơ đều cần nam châm được làm từ hợp chất đất hiếm. Neodymium tạo nên khối lượng nam châm, trong khi dysprosium giúp chúng chịu được nhiệt độ và tốc độ cao.
Các kỹ sư của Conifer đã nhìn ra cơ hội trong thiết kế từ thông trục: Bằng cách sử dụng khối lượng nam châm lớn hơn, đặt chúng xa hơn trên các tấm quay và tăng tốc độ quay, họ đã có thể sử dụng nam châm từ sắt yếu hơn so với các loại truyền thống.
Mục tiêu ban đầu của Conifer là phát triển một động cơ thay thế cho các động cơ hiện tại, lắp vào các xe tay ga điện như Vespa. Công ty cũng đã thiết kế nhiều kích cỡ động cơ phù hợp với các máy móc khác, từ hệ thống HVAC đến thiết bị điện tử gia dụng. Công nghệ này có thể được mở rộng để cung cấp năng lượng cho xe điện. Conifer kỳ vọng một chiếc xe điện cỡ nhỏ sử dụng động cơ của họ có thể ra mắt trong vòng 4 năm tới.
Tương lai mới
Lyra Energy mơ ước phát triển những chiếc xe máy điện cao cấp, giống như "Tesla hai bánh", dành cho các quốc gia đang phát triển. Những chiếc xe này được trang bị mạng lưới sạc riêng và sử dụng động cơ của Conifer. Công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Los Angeles này đang hiện thực hóa giấc mơ này.
"Về lâu dài, tôi tin rằng với sự hỗ trợ từ Conifer, chúng ta có thể giảm thiểu chi phí cho hệ thống, đặc biệt là nếu hệ thống này giảm sự phụ thuộc vào đất hiếm", Criswell Choi, CEO của Lyra chia sẻ.
Thị trường toàn cầu cho dòng xe mà Lyra đang phát triển rất rộng lớn, đặc biệt là tại các quốc gia như Indonesia. Tại châu Á, mỗi năm có tới 45 triệu chiếc xe hai bánh được tiêu thụ, và theo dự báo của McKinsey, thị trường xe hai bánh toàn cầu sẽ đạt giá trị 218 tỷ USD vào năm 2029.
Theo Choi, động cơ trong bánh xe của Conifer có mức giá tương đương với động cơ truyền thống. Tuy nhiên, chúng mang lại lợi ích vượt trội: hiệu quả cao hơn 20% so với động cơ thông thường, giúp tăng cường phạm vi hoạt động của xe.
Công nghệ động cơ này cũng có thể được áp dụng cho xe điện bốn bánh, nhưng sẽ có giới hạn về năng lượng mà nó có thể cung cấp nếu không sử dụng nam châm đất hiếm.
Sử dụng động cơ của Conifer yêu cầu thay đổi thiết kế xe điện. Thay vì động cơ điện tập trung truyền công suất đến bánh xe như thông thường, động cơ của Conifer được tích hợp trực tiếp vào bánh xe. Đây là một giấc mơ lâu dài của nhiều nhà thiết kế ô tô, vì thiết kế này có thể cải thiện hiệu suất và lực kéo tổng thể.
Việc thực hiện quá nhiều thay đổi cùng lúc không phải là điều dễ dàng đối với các nhà sản xuất. Tuy nhiên, nếu họ sẵn sàng từ bỏ thiết kế đã chiếm ưu thế hơn một thế kỷ qua, sẽ có nhiều lựa chọn thay thế sáng tạo cho họ trong tương lai.
Chúng ta hoàn toàn có thể hy vọng vào một tương lai nơi các phương tiện sẽ được sản xuất hoàn toàn ngay tại Mỹ.
