不含稀土的电机，将在新能源汽车上普及！ 世界速递

目前在电动车上使用的电动机有两种——永磁同步电机和无磁感应交流异步电机。

永磁同步电机技术成熟，而且效率较高，所以被应用在大部分单电机设计的电动车上。但永磁电机有一个大的缺点——它需要用到珍贵的稀土材料。

而感应交流异步电机优点是无需稀土，但缺点就是扭矩密度和功率密度低，而且体积较大。

(资料图)

因此为了降低对稀土的依赖，同时确保电机性能。很多汽车品牌都在开发没有稀土的电机。

特斯拉公布的计划，将使用磁铁，但没有使用稀土的磁铁制造电机。这就是所谓的非稀土电机。

特斯拉的计划不是减少稀土，而是干脆放弃使用。目标物质是镉。准确地说，是以钕铁硼（NdFeB）为基础，为了在高温环境下维持磁性特性，形成了“镝Dysprosium”涂层的磁铁。用镉制成的3公斤磁铁可以举起300公斤以上的重物体。这是一块强大的磁铁，很容易制造出像磁力一样高效、强大的电机。

之所以要制造不使用镉的磁铁，是为了用环保的方法生产环保汽车。稀土在开采的过程中也会产生很多的污染。

除了污染以外，作为一种战略资源，中国供应了全球97%的稀土，而从2008年开始中国开始采取稀土出口的限制措施。甚至有人说“中东有石油，中国有稀土”。

如果不想使用稀土，就必须开发新的磁铁。专家们认为，这实际上近乎不可能。因此要寻找对策。目前，摆脱稀土的电机技术开发正在分两步进行。使用SR（Switched Reluctance）电机的结构改良技术和铁氧体（Ferrite）磁铁。

SR电机是指在没有永久磁铁的情况下改变磁阻路径，产生旋转力的电机。因为不用磁铁本身，所以完全不用稀土。类似的方式有电磁感应电动机。这是在铜布线上制造磁场，为马达产生电力的方式。虽然具有价格低廉的优点，但在效率方面比使用磁铁的马达差，因此在行驶距离方面也会受到损失。特斯拉Model S(参数|询价)搭载的电机就是这种方式。

铁氧体是指包括氧化铁在内的磁性陶瓷。改善了铁氧体的磁化特性，用作电机的永久磁铁，不用稀土也可以制造电机。而特斯拉就是专注于此。

除了特斯拉以外，全球很多汽车品牌也都在开发不含稀土的电机。

丰田曾表示，将从2012年开始开发不使用稀土的新磁铁。6年后的2018年2月，丰田宣布在世界上首次开发出一种新型磁铁，该磁铁减少了镉，甚至具有耐热性。丰田的磁铁与普通电动汽车电机相比，将镉的使用量减少了50%。因此，用镧（lanthanum）和铈（cerium）代替了不足的性能和耐热性。再加上采用了抑制性能下降的新技术，开发出了可以发挥与现有钕磁铁同等性能的新技术。

日产也曾宣布，将从2012年开始使用将除氟量减少40%的发动机。本田2016年表示，将在混合动力汽车用马达上使用未使用稀土的电机。

宝马正在通过第五代eDrive技术量产非稀土发动机。首次使用该电机的车型是X3的电动汽车版本iX3。该电动机被称为交流同步电动机（AC synchronous motor），宝马强调可以实现更高的能量密度、更快的开关频率和更好的热管理。没有提及电机刷的寿命。

大众汽车决定使用利用钕的永久磁铁，但不使用其他两种稀土Terbium和Dysprosium。此外，在所有电动汽车阵容中，后轮将使用永磁电机，前轮将使用无磁电机。

通用汽车选择了与丰田相同的路线。也就是说，虽然利用磁铁，但要降低对稀土的依赖度。电机名为Ultium Drive Unit，由180kW（245马力）前轮驱动电机和255kW（347马力）后轮驱动电机，再加上发挥62kW（84马力）的AWD助攻电机共三个电机组成。该电机首次使用的车型是GMC悍马EV。在此之前，雪佛兰Volt EV使用了同时使用钕和铁氧体的电机，减少了稀土的使用。

雷诺、Valeo和西门子开发了EESM（electrically excited synchronous motor）。原本应该有磁铁的转子位置用铜代替，驱动电机的方式。今后计划用于雷诺的多种电动汽车。

德国Vitesco Technologies也于2022年开发出了与雷诺相同的EESM电机。到目前为止，主要是利用磁铁生产PSM（Permanently excited Synchronous Machines）电机，但通过技术克服了不使用磁铁产生的弱点。他特别强调，在高速领域比PSM电机更有效率，同时比PSM电机价格更低，二氧化碳足迹也减少了，兼具可持续性。

德国汽车零部件企业马勒（Mahle）也开发出了利用铜代替磁铁的电磁铁的马达。马勒的电机在高温环境下的效率也超过95%，理想条件下的效率为96%。其特点是降低了随着温度上升的功率变化，不仅可以应对普通轿车，还可以应对高负荷的商用车。

采埃孚制造所有种类的电机。从使用永磁电机到非稀土电机，种类繁多。从68马力到750马力，400伏和800伏，直径从150毫米到400毫米，从小型车到大型卡车，组成了多种产品组合。2015年开发出了磁感应方式的电机，而不是磁铁，速度也比较快。

美国博格华纳公司（BorgWarner）开发了HVH（High-Voltage Hairpin）电机。电动汽车用电机通过磁感应方式产生动力，在此过程中，为了解决摩擦损失的机械接触，还在研究综合无线感应电力传输系统。

英国汽车零部件企业里卡多（Ricardo）2015年开发出非稀土电机。第一个成品是发挥85kW（约115马力）的电机，自主命名为Rapid Design and Development of a Switched Reluctance Traction Motor（SR）。里卡多解释说，随着电动汽车所需的性能、小型封装化和轻量化的实现，甚至降低了成本。

现代汽车集团也在开发非稀土电机。因为还在研发阶段，所以无法透露确切的内容，但设定的目标是在不使用稀土的情况下提高效率和性能，这一点与其他企业没有区别。

研究调查机构IdTechEX的数据显示，截至2020年，电动汽车和插电式混合动力汽车使用的电机中，77%使用了钕磁铁。不使用磁铁的感应电动机占17%。但随着各企业积极开发不使用稀土的电机，非稀土电机的种类和方式将更加多样化。