无稀土电机争夺战持续升温,有望改写电动汽车发展新格局?

很多人都知道,稀土永磁电机在为电动汽车提供动力方面效果显著,深受汽车制造商青睐。但近来,国外已经有多家跨国车企及供应商正在降低电机中的稀土含量,开发无稀土电机成为一种技术创新的新趋势。甚至行业有人预言,这将改写电动汽车发展新格局。
重构零部件降低成本
电机是新能源汽车重要的“三电”之一,车上应用较多的电机主要有永磁同步电机和交流异步电机等种类,但基本都需要稀土。而国外车企在降本的指向中,认为如果没有稀土材料,电机的成本将可以下降,从而为电动汽车整车降本提供支持。
早在2年前,特斯拉就宣布,特斯拉下一代永磁驱动电机中完全不使用任何稀土材料。据了解,特斯拉将采用钢做转子的永磁辅助同步励磁电机,或者探索新型的磁性材料作为稀土的替代。如果此方案能够成行,将能够大幅降低电动汽车的原材料成本。
但是,至今并没有此类新品电机上车的公开报道。对此,也有行业人士推测是技术研发难度较大,因为在这一技术攻关过程中,一个小小的难题就可能阻挡整个开发进程。因此,无稀土电机的研发难度估计并不低。
的确,无稀土电机的磁链设计和电控软件算法难度较大,需要极强的电机理解、控制器硬件开发和软件算法能力。此外,用什么材料替换稀土永磁材料,也是研发的一大课题。
不过,近期已经有越来越多的跨国企业竞相进入这一研发赛道。据路透社报道,欧美日的多家跨国汽车制造商和零部件供应商都已宣布正在研究或开发稀土含量低至零的无稀土电机,希望借此进一步实现降本。
外界有报道称,除了整车企业,零部件供应商对此也很积极。而且,汽车上至今仍有一些零部件也在致力于通过减少稀土含量来降本。比如,部分电动车中的音响扬声器也会使用到稀土。英国音响公司沃威(Warwick Acoustics)称,已开发出不含稀土的扬声器,重量比传统扬声器轻90%,且更节能,更廉价,并且产品已签约供应整车制造商。
技术创新没有止境
据介绍,钕铁硼因具备高磁能积、高矫顽力、高磁饱和强度等特点,已成为新能源汽车领域应用最广泛的永磁体材料;钕和钇在电机线圈中的应用也较为广泛,可提高线圈的耐热、耐腐蚀等性能。传统稀土电机因其高效率、高功率密度和轻量化特点,成为电动汽车驱动系统的首选。但是,“降本增效”始终是技术创新的指南。为此,多家企业纷纷闯入开发无稀土电机新赛道也就不足为奇了。
国外有报道称,有企业正在研发低含量稀土或无稀土的轴向磁通电机。加州初创公司Conifer正探索一条不同的技术路径:开发一款兼容铁氧体和稀土磁铁的轴向磁通电机。该设计采用紧凑的盘状几何结构,磁通沿轴向而非径向传递,有利于提升功率密度。尽管Conifer仍面临如何在汽车生命周期内证明可靠性和成本效益的挑战,但其创新尝试无疑为无稀土电机技术的发展提供了新的思路。
还有报道称,有欧洲车企正在设计不含稀土的第三代电机,该电机尚处于原型样品阶段,预计2027年投入量产。而Stellantis也正计划开发新一代无稀土永磁电机。据称,已经有供应商试制出不含稀土元素钕的永磁电机,并计划2035年前实现商用。而英国一家初创公司Advanced Electric Machines筹集到了2300万英镑,称后续将用于不含稀土和铜的车用电机的扩产。据称,该电机支持100%回收利用。
越来越多的报道表明,跨国公司对无稀土电机的关注度日益提高。舆论指出,无稀土电机之所以受到追捧,除了降本,如果在电池容量相同的情况下还可以延长续航里程,也能够有效缩短电池充电时间。
据报道,美国有家材料研究所开发出了一种制造无稀土永磁材料锰铋(MnBi)磁体的新方法。锰铋磁体可以替代由稀土材料构成的永磁体。另外也有研究显示,硬磁材料中的氮化铁在理论性能上具备替代钕铁硼的可能性。但无论哪一种,材料方面的创新即意味着工艺也要随之革新。
开发焕新是重构之道
业内有观点认为,从现有的技术路线来看,对燃油车来说,稀土材料可以作为尾气的净化剂;而对新能源汽车来说,稀土的作用更多。
随着无稀土电机技术的不断突破,全球电动汽车产业链正迎来一场深刻的变革。从全球范围来看,无稀土电机技术的竞争将推动电动汽车产业链向更加多元化、可持续的方向发展。当前,全球无稀土电机技术的竞争升温,不仅是技术层面的较量,更是全球电动汽车产业对“安全”与“效率”的重新权衡。在这场竞争中,创新与合作将成为并行的主题。
对于一些国外车企而言,加大无稀土电机技术的研发投入,探索多元化的供应链解决方案,将是未来发展的关键。同时,加强行业合作,共同推动绿色制造技术的发展,也将有助于构建更加稳定、可持续的全球电动汽车产业链。
对于供应链企业,巩固现有供应链优势的同时,积极布局无稀土技术的研发与合作,将有助于其在全球电动汽车市场中保持领先地位。毕竟,电动化竞争不仅是动力形式的变革,更是供应链韧性、技术储备与可持续创新能力的综合较量。
有关专家指出,在这场无稀土电机开发的竞争中,全球电动汽车产业正迎来一个新的发展阶段。未来,行业或许会看到一个更加分散、更加多元的电机等零部件技术及产品。而对于消费者来说,这场变革将意味着更稳定的汽车供应和更先进的电动车技术,将带来更好的驾驶体验。

