在许多其他技术细节中,特斯拉在今年 3 月的投资者日上出人意料地宣布,它将不再在下一代驱动装置中使用稀土磁铁(见图)。这让此类金属的专业供应商感到震惊,观察家们指出,特斯拉不可能在不影响效率和重量的情况下不用稀土磁铁。不过,一家市场调研公司现在报告说,使用稀土的替代材料和方法可以达到与稀土相当的价值。
下一个使用铁氧体的特斯拉电机?
与名称所暗示的相反,这些金属的储量相对丰富,但与其他电动汽车原材料一样,其开采主要集中在中国。根据市场调研公司 IDTechEx 最近发布的一份报告,到 2022 年,稀土几乎将成为标准配置:到 2022 年,82% 的电动汽车将配备含稀土的电机。
特斯拉对此负有部分责任,在推出 Model 3 时,特斯拉将感应电机改为稀土永磁同步电机(PMSM)。但正如投资者日上所说的那样,随着下一代产品的推出,即可能在同一活动上发布的电动汽车中,这种情况应该会再次改变。这是因为对稀土金属日益增长的需求难以满足,而且开采稀土会带来健康和环境风险。
在这一消息发布后不久,有人猜测特斯拉可能会继续使用 PMSM,但将来会在其中使用铁氧体,即也可以具有强磁性的铁基材料。IDTechEx 现在写道,许多地方目前正在研究与稀土一样强的磁铁。其出发点是在相同电机尺寸的情况下,功率降低 50-70%。例如,日本的 Proterial 公司已经开发出一种驱动器,其功率密度相同,但磁铁材料只增加了 20%。
用于 Plaid 驱动器的碳纤维绷带
IDTechEx 进一步解释说,单靠铁氧体可能无法实现相同的功率密度,但有可能结合进一步的优化。例如,澳大利亚的 Ultimate Transmissions 公司已经申请了铁氧体电机专利,该公司表示,这可以说明特斯拉打算如何消除稀土。其中一部分是每分钟高达 20,000 转的速度。
据特斯拉首席执行官埃隆-马斯克(Elon Musk)称,特斯拉的 Plaid 马达(迄今为止只在 Model S 和 Model X 高级电动汽车的顶级版本中使用)已经可以达到如此高的转速。正如一位德国电机研究人员今年4 月向 teslamag.de 解释的那样,特斯拉在转子上使用了碳纤维绷带,而不是通常的内部铁条。他认为这是一种创新,但成本高昂。但 IDTechEx 认为,稀土在电动汽车发动机中的相对重要性实际上可能会下降:预计到 2034 年,稀土在电动汽车中的比例仅为 70%。
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