界面新聞記者 | 劉嘉欣
界面新聞編輯 | 陳小同
稀土永磁電機在為電動汽車提供動力方面效果顯著,曾深受汽車制造商青睞。但現在,汽車制造商們正在降低大幅電機中的稀土含量,使得無稀土電機具有商業可行性。
電機是新能源汽車重要的“三電系統”之一,一般分為永磁同步電機和交流異步電機兩種。永磁同步電機使用稀土材料作為永磁體安裝在電機的轉子上,產生磁場驅動轉子旋轉。由于永磁體產生的磁場穩定且強大,使得電機具有較高的功率密度和效率,相比交流異步電機具有體積小,更節能、更輕量化的優點。但因為稀土材料昂貴且價格波動很大,相應永磁電機的成本也更高。
在今年3月的特斯拉投資者大會上,CEO馬斯克宣布,特斯拉下一代永磁驅動電機中完全不使用任何稀土材料。據了解,特斯拉將采用鋼做轉子的永磁輔助同步勵磁電機,或者探索新型的磁性材料作為稀土的替代。如果此方案能夠成行,將能夠大幅降低電動汽車的原材料成本。
此前業內一直對于“去稀土化”保持謹慎態度。一方面在于業內人士認為采用稀土永磁電機在效率上具有優勢;另一方面在于無稀土化方案短期內仍有實現難度,需要進行長時間驗證。
現在看來,全球范圍內的汽車制造商和零部件供應商已經在這方面做出突破。據路透社報道,通用、寶馬、豐田、梅賽德斯-奔馳等多家跨國汽車制造商和頭部零部件供應商紛紛宣布正在研究或開發稀土含量低至零的電機,可以利用電流產生磁場,從而減少對稀土材料的依賴。
零部件供應商采埃孚表示已開發一款不含稀土材料的電勵磁同步電機(EESM),該電機尺寸和性能與永磁電機相匹配。目前采埃孚正在與美國、歐洲和中國的汽車制造商進行談判,未來可能在兩年內將其用于電動汽車當中。
本月初,通用汽車和Stellantis宣布將投資初創公司Niron Magnetics,開發無稀土永磁電機。Niron Magnetics表示可通過使用鐵和氮制造高性能磁鐵,不需要再進口稀土。
寶馬目前表示已不再使用稀土永磁體,其開發的電勵磁同步電機 (EESM)將應用在下一代電動汽車中。梅賽德斯表示已將其下一代MMA EV平臺中的重稀土含量降低至接近0%,目標是完全去除重稀土含量。日產和捷豹路虎則采取雙重戰略,既開發電勵磁同步電機,又開發永磁電機,以此減少稀土含量。
實際上除了成本考量,從未來可持續發展的角度看,提煉稀土的過程并不環保。稀土礦提煉分離需要消耗大量硫酸或液堿,提煉完成后這些硫酸或液堿將會對環境造成嚴重污染。
另外,整車中不僅僅只有電機需要用到稀土,產業鏈上的相關企業在除電機外的其他部分也致力于減少稀土含量。比如,部分電動車中的音響揚聲器也會使用到稀土。英國音響公司沃威(Warwick Acoustics)已開發出不含稀土的揚聲器,重量比傳統揚聲器輕90%,且更節能。該品牌CEO邁克·格蘭特表示,該公司已簽約一家汽車制造商。