Mai Nhung
Writer
Sự phụ thuộc vào nguồn cung đất hiếm (Rare Earth Elements - REE) gần như độc quyền từ Trung Quốc (kiểm soát tới 90% nguồn cung toàn cầu) từ lâu đã là một điểm yếu chiến lược và nỗi lo thường trực của các ngành công nghiệp công nghệ cao phương Tây, đặc biệt là trong sản xuất động cơ điện hiệu suất cao cho xe điện (EV), robot và nhiều thiết bị khác.
Trung Quốc đã không ít lần sử dụng đất hiếm như một "vũ khí" trong các cuộc chiến thương mại. Tuy nhiên, một startup tại Thung lũng Silicon có tên Conifer, do các cựu kỹ sư từ Apple, Lucid Motors và Google sáng lập, đang phát triển một công nghệ động cơ điện mới đầy hứa hẹn, có khả năng thay đổi cuộc chơi và giúp thế giới thoát khỏi sự kìm kẹp của đất hiếm.
Đột phá từ động cơ từ thông trục và nam châm sắt
Giải pháp của Conifer nằm ở việc tối ưu hóa và thương mại hóa thiết kế động cơ từ thông trục (axial flux). Khác với động cơ từ thông hướng tâm (radial flux) phổ biến hiện nay (nam châm gắn trên trục quay trung tâm, từ trường vuông góc trục), động cơ từ thông trục có cấu tạo gồm các đĩa stato và roto xếp lớp, với nam châm đặt trên các đĩa và từ trường chạy song song với trục quay.
Mặc dù động cơ từ thông trục có những ưu điểm lý thuyết về mô-men xoắn và hiệu quả, chúng thường khó sản xuất hàng loạt với độ chính xác cao và chi phí hợp lý. Tuy nhiên, các kỹ sư của Conifer, đứng đầu là Trưởng nhóm kỹ thuật Yateendra Deshpande (từng thiết kế động cơ cho Lucid và dự án xe Apple), đã tìm ra cách khắc phục. Quan trọng hơn, họ nhận thấy thiết kế từ thông trục cho phép sử dụng một khối lượng lớn hơn các loại nam châm vĩnh cửu làm từ sắt thông thường, rẻ tiền và cực kỳ phổ biến, thay vì phải dùng nam châm Neodymium và Dysprosi (đất hiếm) đắt đỏ và khó kiếm. Bằng cách đặt các nam châm sắt này ở vị trí tối ưu trên các đĩa quay và vận hành chúng ở tốc độ cao hơn, Conifer tuyên bố có thể đạt được hiệu suất cạnh tranh với động cơ dùng đất hiếm trong nhiều ứng dụng mục tiêu.
Lợi ích kép: Độc lập chuỗi cung ứng và Hiệu quả cao hơn
Công nghệ của Conifer mang lại những lợi ích to lớn. Trước hết, nó loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng đất hiếm do Trung Quốc kiểm soát, cho phép các nhà sản xuất chế tạo động cơ điện hiệu suất cao từ những vật liệu (sắt, đồng) có sẵn ở hầu hết mọi quốc gia. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí nguyên liệu mà còn tạo ra sự "miễn nhiễm" với các đòn thuế quan hay hạn chế xuất khẩu liên quan đến đất hiếm.
Thứ hai, một lợi ích bất ngờ nhưng cực kỳ quan trọng là hiệu quả năng lượng. Công ty khởi nghiệp xe máy điện Lyra Energy (Los Angeles) đang sử dụng động cơ trong bánh xe của Conifer cho các mẫu xe "Tesla hai bánh" của họ. CEO Lyra, Criswell Choi, cho biết dù giá động cơ Conifer tương đương động cơ truyền thống, nhưng nó lại hiệu quả hơn tới 20%, giúp tăng đáng kể phạm vi hoạt động của xe sau mỗi lần sạc.
Ứng dụng và tương lai
Mục tiêu ban đầu của Conifer là cung cấp động cơ thay thế cho các loại xe tay ga điện cỡ nhỏ (như Vespa). Công ty cũng đang phát triển các kích cỡ động cơ khác cho hệ thống điều hòa không khí (HVAC), thiết bị gia dụng và có tiềm năng mở rộng quy mô cho xe điện bốn bánh cỡ nhỏ trong vòng bốn năm tới. Tuy nhiên, việc sử dụng động cơ từ thông trục, đặc biệt là loại tích hợp trong bánh xe (in-wheel motor) mà Conifer và Lyra đang dùng, đòi hỏi những thay đổi trong thiết kế khung gầm xe so với động cơ đặt trung tâm truyền thống.
Dù còn những thách thức về việc thuyết phục các nhà sản xuất ô tô lớn thay đổi thiết kế và giới hạn về công suất tối đa khi không dùng đất hiếm cho các dòng xe hiệu năng cực cao, công nghệ của Conifer vẫn mở ra một tương lai đầy hứa hẹn: nơi các phương tiện điện và robot có thể được sản xuất hoàn toàn bằng vật liệu phổ biến, giá rẻ, không phụ thuộc vào nguồn cung từ một quốc gia duy nhất. Đó thực sự là giấc mơ của nhiều nhà sản xuất và là bước tiến quan trọng hướng tới một nền công nghiệp bền vững và tự chủ hơn.
Trung Quốc đã không ít lần sử dụng đất hiếm như một "vũ khí" trong các cuộc chiến thương mại. Tuy nhiên, một startup tại Thung lũng Silicon có tên Conifer, do các cựu kỹ sư từ Apple, Lucid Motors và Google sáng lập, đang phát triển một công nghệ động cơ điện mới đầy hứa hẹn, có khả năng thay đổi cuộc chơi và giúp thế giới thoát khỏi sự kìm kẹp của đất hiếm.
Đột phá từ động cơ từ thông trục và nam châm sắt
Giải pháp của Conifer nằm ở việc tối ưu hóa và thương mại hóa thiết kế động cơ từ thông trục (axial flux). Khác với động cơ từ thông hướng tâm (radial flux) phổ biến hiện nay (nam châm gắn trên trục quay trung tâm, từ trường vuông góc trục), động cơ từ thông trục có cấu tạo gồm các đĩa stato và roto xếp lớp, với nam châm đặt trên các đĩa và từ trường chạy song song với trục quay.
Mặc dù động cơ từ thông trục có những ưu điểm lý thuyết về mô-men xoắn và hiệu quả, chúng thường khó sản xuất hàng loạt với độ chính xác cao và chi phí hợp lý. Tuy nhiên, các kỹ sư của Conifer, đứng đầu là Trưởng nhóm kỹ thuật Yateendra Deshpande (từng thiết kế động cơ cho Lucid và dự án xe Apple), đã tìm ra cách khắc phục. Quan trọng hơn, họ nhận thấy thiết kế từ thông trục cho phép sử dụng một khối lượng lớn hơn các loại nam châm vĩnh cửu làm từ sắt thông thường, rẻ tiền và cực kỳ phổ biến, thay vì phải dùng nam châm Neodymium và Dysprosi (đất hiếm) đắt đỏ và khó kiếm. Bằng cách đặt các nam châm sắt này ở vị trí tối ưu trên các đĩa quay và vận hành chúng ở tốc độ cao hơn, Conifer tuyên bố có thể đạt được hiệu suất cạnh tranh với động cơ dùng đất hiếm trong nhiều ứng dụng mục tiêu.
Lợi ích kép: Độc lập chuỗi cung ứng và Hiệu quả cao hơn
Công nghệ của Conifer mang lại những lợi ích to lớn. Trước hết, nó loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng đất hiếm do Trung Quốc kiểm soát, cho phép các nhà sản xuất chế tạo động cơ điện hiệu suất cao từ những vật liệu (sắt, đồng) có sẵn ở hầu hết mọi quốc gia. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí nguyên liệu mà còn tạo ra sự "miễn nhiễm" với các đòn thuế quan hay hạn chế xuất khẩu liên quan đến đất hiếm.
Thứ hai, một lợi ích bất ngờ nhưng cực kỳ quan trọng là hiệu quả năng lượng. Công ty khởi nghiệp xe máy điện Lyra Energy (Los Angeles) đang sử dụng động cơ trong bánh xe của Conifer cho các mẫu xe "Tesla hai bánh" của họ. CEO Lyra, Criswell Choi, cho biết dù giá động cơ Conifer tương đương động cơ truyền thống, nhưng nó lại hiệu quả hơn tới 20%, giúp tăng đáng kể phạm vi hoạt động của xe sau mỗi lần sạc.
Ứng dụng và tương lai
Mục tiêu ban đầu của Conifer là cung cấp động cơ thay thế cho các loại xe tay ga điện cỡ nhỏ (như Vespa). Công ty cũng đang phát triển các kích cỡ động cơ khác cho hệ thống điều hòa không khí (HVAC), thiết bị gia dụng và có tiềm năng mở rộng quy mô cho xe điện bốn bánh cỡ nhỏ trong vòng bốn năm tới. Tuy nhiên, việc sử dụng động cơ từ thông trục, đặc biệt là loại tích hợp trong bánh xe (in-wheel motor) mà Conifer và Lyra đang dùng, đòi hỏi những thay đổi trong thiết kế khung gầm xe so với động cơ đặt trung tâm truyền thống.
Dù còn những thách thức về việc thuyết phục các nhà sản xuất ô tô lớn thay đổi thiết kế và giới hạn về công suất tối đa khi không dùng đất hiếm cho các dòng xe hiệu năng cực cao, công nghệ của Conifer vẫn mở ra một tương lai đầy hứa hẹn: nơi các phương tiện điện và robot có thể được sản xuất hoàn toàn bằng vật liệu phổ biến, giá rẻ, không phụ thuộc vào nguồn cung từ một quốc gia duy nhất. Đó thực sự là giấc mơ của nhiều nhà sản xuất và là bước tiến quan trọng hướng tới một nền công nghiệp bền vững và tự chủ hơn.
