无稀土电机是怎么一回事？

特斯拉号称新能源汽车时代的风向标，其主张的无稀土电机会是怎么一回事？又能在业内溅起多大的“水花”？

无稀土不等于无磁

不过，业内专家认为，仅仅因为电机不使用稀土就称作“无磁”并不准确。稀土永磁只是建立同步电机主磁场的一种方式，企业也可采用其他方式，但无论如何，必须建立磁场才能使电机运行，因此提出无磁电机明显是“噱头”。在他看来，特斯拉的计划很好理解，电机不使用稀土可能会采用以下几种方式：利用铁氧体代替稀土作为永磁体，或采用电励磁同步电机，再有就是交流感应电机。

关于特斯拉的3个猜想

作为电动汽车的领军者，特斯拉的动向引起了整个电机行业的关注。关于不使用稀土的下一代特斯拉电机，行业知名集团工程部经理有三个猜想。第一，“不使用稀土”可能指的是不使用重稀土，而非所有稀土。霍从崇对记者表示：“通常意义上，电机使用的稀土多是指重稀土，如铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、钕（Nd）、镨（Pr）等元素。不同电机采用的重稀土元素不同，因为其存量少、成本高。现在，企业开始转向更多使用轻稀土，减少重稀土使用量。”第二，采用电励磁同步电机替代永磁同步电机也是一种可能的方式。电励磁电机的核心是用电励磁线圈代替永磁铁，通过调整线圈的电流量来改变磁力强度，从而实现不同车速下的不同动力性能要求。同时，电励磁线圈可以消除永磁铁在高温下退磁和失速的缺点，高转速下减小励磁电流就可以实现弱磁，通过控制励磁强度可实现转速变化，安全性也更好。

宝马的第5代无磁电机采用的就是这种方式。电励磁电机与永磁电机的最大区别在于转子，前者的原理是转子上增加线圈，利用碳刷装置将励磁电流引入。但是，这又带来了一个新的问题，碳刷的可靠性和耐久性会对电机的工作效率产生很大影响。第三，混合励磁的方式原则上也可以实现。这种新型电机在保持较高效率的前提下，改变拓扑结构，由两种励磁源共同产生主磁场，实现调节和控制，改善电机调速、驱动性能或调压特性。即永磁体不采用稀土材料，而是用铁氧体，再加入一些电励磁等，但这种方案磁性不好，工作效率有限，若想保证工作效率就要牺牲电机的精巧度，电机需要做得更大、更重。“当然，我们目前还无法排除特斯拉在新材料上取得了重大突破的可能性；但如果没有，这3种方案我认为还是第一种的可能性最大。”霍从崇表示，目前已有美国企业可以研发出电机“零”重稀土使用量的方案，相信这对特斯拉而言也不是什么困难的挑战。

永磁电机地位尚不可撼动

汽车电动化变革时代，对电池、电机、电控的发展都提出了新的要求。未来，电机究竟朝什么方向发展？随着市场对车辆动力性能的追求越来越高，四驱成为诸多性能车的高端配置，双轴电机被越来越多的车企采用。永磁电机与感应电机又会被如何选择？

方正电机电机开发部总监陈静对记者表示，近日他在一场工作讨论中与行业人士充分交流后得出一致结论：

永磁电机仍是市场主流。“永磁同步电机很早就得到广泛使用，已有几十年的发展历史。最早被采用的是铁氧体材料，能量密度仅为稀土永磁体的1/2～1/3。所以，从2000年左右，行业开始将稀土材料添加到永磁体中，大大提高了电机的能量密度。”牛铭奎对记者介绍道。他认为，产品的发展趋势离不开技术本身的特性，从目前的电机性能来看，稀土永磁电机的优势是其他类型电机无法媲美的，因此仍会是大部分新能源汽车的首选，尤其是作为主驱电机。据了解，相较于其他类型电机，永磁电机自身存在磁场，无需励磁，没有相应的损耗，可以提供最大的扭矩，传输效率性能极佳；同时，能够做到小体积、低重量，大大节省了底盘空间；但高温易退磁、不能实时调控转速也是其硬伤。

电励磁电机和感应电机不使用稀土材料，从而节省了成本，但也存在突出的问题。电励磁同步电机转子结构复杂，有滑环碳刷装置，可靠性较差，碳刷需要定期维护更换，维护成本较高。感应交流电机则由于通过切割磁场产生感应磁场，磁力有滞后性；但感应交流异步电机拥有更好的高速性能，目前普遍作为四驱车组合配置。比如，特斯拉Model 3采用感应交流电机与永磁电机配合作为四驱车辆的前轴电机；蔚来的车型则与Model 3相反，采用了前轮永磁同步电机＋后轮交流异步电机的组合方案。对此，牛铭奎解释说：“虽然感应电机也可以达到和永磁电机同等工效，但会增加铜、硅钢等其他材料的用量，也更大、更重，占用空间更多，并非整车的最佳选择方案，因此当前行业很少采用异步电机作为主驱电机。”

卧龙采埃孚汽车电机有限公司产品经理陈晓勇对记者直言，特斯拉的发言看似很有噱头，但对国内电机企业并没有太大冲击。“大家都有共识，国内新能源汽车电机的主流仍是永磁电机，电励磁电机和感应电机的效率无法与之比拟。全球稀土含量足够，短时间内不太可能出现颠覆永磁电机的情况。”他称。多位业内人士也持相同看法。在霍从崇看来，在中国汽车市场，至少10年内仍会以永磁电机为主，在这个领域没有供应链危机且国内新能源汽车电机也在趋向更少使用重稀土，成本不断下探，优势愈发突出。

编辑：黄飞