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稀土是現(xiàn)代科技工業(yè)不可少的多種元素匯合，在半導(dǎo)體范疇更是簡(jiǎn)直無(wú)處不在。全球產(chǎn)能主要散布在中國(guó)。其中稀土永磁資料更是磁電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵角色，也是稀土產(chǎn)業(yè)最直接的應(yīng)用產(chǎn)物。 公開(kāi)材料顯現(xiàn)，電機(jī)是稀土最大下游，在稀土永磁的應(yīng)用中，電機(jī)占比超越60%。永磁同步磁阻電機(jī)中，稀土永磁體占到整個(gè)電機(jī)原資料本錢(qián)的50%左右。 不過(guò)在今年3月份的特斯拉投資日活動(dòng)上，特斯拉擔(dān)任動(dòng)力總成工程的副總裁Colin Campbell引見(jiàn)稱(chēng)，特斯拉的下一代汽車(chē)平臺(tái)將減少75%的碳化硅。特斯拉下一代永磁電機(jī)將完整不運(yùn)用稀土資料，他們將在緊湊高效的工廠里停止建造。旨為下一代汽車(chē)設(shè)計(jì)一切控制器，從而降低電子設(shè)備的復(fù)雜性和本錢(qián)。 對(duì)此，據(jù)網(wǎng)易科技報(bào)道，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司首席專(zhuān)家、中國(guó)電子資料行業(yè)協(xié)會(huì)磁性資料分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、中國(guó)稀土學(xué)會(huì)常務(wù)理事張明表示，屁股決議腦袋，馬斯克的戰(zhàn)略更多是一種“迫不得已”的交代。 他以為，特斯拉下一代電動(dòng)車(chē)不運(yùn)用稀土，是順應(yīng)美國(guó)開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)方案的投資戰(zhàn)略，我們要理性對(duì)待，不適過(guò)度解讀。 另外，上海大學(xué)機(jī)自學(xué)院電氣工程系教授羅建也指出，馬斯克不用稀土，可能有他的立場(chǎng)：“不能說(shuō)洋人不用稀土，我們就跟風(fēng)。” 專(zhuān)家還談到，特斯拉并沒(méi)有分享可交換的新資料，雖然從技術(shù)上剖析，有一些可能的選項(xiàng)，比方鐵氧體永磁、無(wú)稀土磁性化合物等，但似乎都有這樣那樣的缺陷。 電機(jī)，是新能源汽車(chē)的三大中心零部件之一，是新能源汽車(chē)的“心臟”，重要性顯而易見(jiàn)。普通來(lái)說(shuō)，電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分為兩大類(lèi)：是交流異步電機(jī)，另一種是永磁同步電機(jī)。兩者相比，各有優(yōu)劣。 交流異步電機(jī)，它的勵(lì)磁，也就是產(chǎn)生磁場(chǎng)，靠的是電流。也就是電流中有一局部是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的，然后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速不同步，所以叫做異步電動(dòng)機(jī)，正是由于異步，所以產(chǎn)生了轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差使轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體產(chǎn)生電流，從而在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)。也是由于這個(gè)異步，所以控制起來(lái)比同步復(fù)雜一點(diǎn)。交流異步電機(jī)是線圈和轉(zhuǎn)子鐵芯，所以價(jià)錢(qián)廉價(jià)，本錢(qián)低，過(guò)載才能也強(qiáng)，性能彪悍，皮實(shí)耐用。 永磁同步電機(jī)的永磁指的是勵(lì)磁采用的是永磁體，也就是磁鐵。磁鐵之前性能不好，但是釹鐵硼（稀土元素釹、鐵及硼組成的金屬間化合物）的穩(wěn)定性能和普遍應(yīng)用，讓永磁體的牢靠性和穩(wěn)定性越來(lái)越好了，退磁現(xiàn)象也更少發(fā)作了。同步指的是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度和轉(zhuǎn)子的速度是分歧的，要控制轉(zhuǎn)子速度，只需控制磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，也就是交流電頻率就能夠了。同步自然控制起來(lái)更便當(dāng)一點(diǎn)。 永磁同步電機(jī)由于運(yùn)用稀土永磁資料更耐用，更輕量化，是車(chē)企的主流選擇。而異步交流電機(jī)的功率和扭矩更低，體積更大，不過(guò)相對(duì)廉價(jià)。
特斯拉早期推出的電動(dòng)汽車(chē)，運(yùn)用的就是交流異步電機(jī)。不過(guò)，隨著上海超級(jí)工廠投產(chǎn)，特斯拉也開(kāi)端運(yùn)用稀土永磁同步電機(jī)，或兩種電機(jī)混合運(yùn)用。 永磁同步電機(jī)少用、或者不用稀土資料，到底行不行？
“這在技術(shù)上是可行的。”羅建教授以為，假如電機(jī)不用稀土，得分幾種狀況：一種是，電機(jī)完整不運(yùn)用磁性資料，變成了沒(méi)有永磁體的電機(jī)。第二種是，稀土永磁體和其他永磁資料混用。第三種是，電機(jī)還用永磁體，但不再運(yùn)用稀土，而用其他交換資料。僅從技術(shù)途徑上說(shuō)，以上三種辦法都能完成。
而采取哪一種電機(jī)，取決于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，不同的電機(jī)其實(shí)都有時(shí)機(jī)。
羅建以不采用永磁資料技術(shù)道路舉例。在絕大多數(shù)狀況下，永磁體能樹(shù)立磁場(chǎng)，可以進(jìn)步效率。但在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，永磁體的磁場(chǎng)一旦過(guò)強(qiáng)，就需求削弱磁場(chǎng)，這會(huì)帶來(lái)能量損耗。這時(shí)分，永磁體就變成一個(gè)“壞事”。
因而，這些年業(yè)界提出了相應(yīng)的處理計(jì)劃：比方，電動(dòng)四驅(qū)車(chē)的一根軸采用永磁電機(jī)， 另外一根軸采用異步電機(jī)，兩者互相搭配。比方，特斯拉在Model3等車(chē)型上，其前輪用了交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，后輪用了永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。這類(lèi)混合驅(qū)動(dòng)方式統(tǒng)籌了性能和效率，還能減少對(duì)稀土資料的用量。
羅建指出，假如車(chē)輛在滑行，此時(shí)異步機(jī)里由于沒(méi)有磁場(chǎng)，自身不會(huì)帶來(lái)附加損耗。可假如是永磁電機(jī)，里面有磁場(chǎng)，即便不通電，也會(huì)帶來(lái)附加損耗。所以，不同時(shí)間、不同工況下運(yùn)用什么電機(jī)，是能夠討論的。
而另一種狀況，則是在同步電機(jī)的根底上，用電力磁場(chǎng)交換永磁體。此外，還有一種“折中”計(jì)劃，即采用永磁輔助電機(jī)：“電機(jī)的磁場(chǎng)，一局部由永磁體樹(shù)立，另一局部用由定子電流經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子磁阻樹(shù)立。”羅建表示。 電機(jī)專(zhuān)家、上海交通大學(xué)電氣工程系副主任王志新教授也表示，早在5年前，國(guó)內(nèi)就有技術(shù)團(tuán)隊(duì)察看到特斯拉在停止相關(guān)研討，近年來(lái)也曾經(jīng)開(kāi)端有向產(chǎn)品化開(kāi)展的趨向。從業(yè)界和學(xué)界的角度上，要完成不用稀土的永磁電機(jī)目前已有兩條明晰道路：第一種是永磁輔助同步的勵(lì)磁電機(jī)，最大特征是用鋼做轉(zhuǎn)子，能夠不用稀土。第二種是對(duì)稀土自身的替代，制造一種新型的磁性資料，比方鐵和鎳的資料作為稀土資料上的替代。所以從技術(shù)打破上來(lái)說(shuō)永磁電機(jī)不依賴(lài)稀土是有技術(shù)途徑的，下一步需求察看特斯拉的技術(shù)成果和相關(guān)的設(shè)計(jì)效果。
永磁電機(jī)是稀土資料的重要應(yīng)用范疇，但不是獨(dú)一的應(yīng)用范疇。實(shí)踐上，包括航天、機(jī)械、電子、激光、陶瓷、合金制造等眾多范疇，掩蓋我國(guó)經(jīng)濟(jì)民生的各行各業(yè)，對(duì)稀土資料都有著旺盛且持續(xù)增長(zhǎng)的需求。 但是，特斯拉宣布下一代永磁電機(jī)將完整不運(yùn)用稀土資料之后，卻在一定水平上，對(duì)我國(guó)的釹鐵硼市場(chǎng)，乃至整個(gè)稀土行業(yè)都帶來(lái)了沖擊。同時(shí)也引發(fā)了人們關(guān)于稀土產(chǎn)業(yè)將來(lái)的考慮和擔(dān)憂。特斯拉固然沒(méi)有分享可交換的新資料，但是依據(jù)之前的報(bào)道和剖析，特斯拉可能會(huì)采用磁鋼資料、鈉鎂離子電池等新資料來(lái)替代局部稀土資料。此外，新工藝可能采用更先進(jìn)的加工技術(shù)和資料處置辦法，以完成更高效的永磁電機(jī)消費(fèi)。不過(guò)，這些都是揣測(cè)，詳細(xì)的狀況需求等候特斯拉進(jìn)一步的官方音訊或者相關(guān)報(bào)告的發(fā)布。 眾所周知，稀土短缺是一個(gè)全球性問(wèn)題，減少關(guān)于稀土的依賴(lài)，不只可以進(jìn)步資源的可持續(xù)應(yīng)用性，還可以為企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，從目前的技術(shù)程度來(lái)看，稀土資料仍是永磁電機(jī)范疇中最為優(yōu)秀的資料，因而，替代稀土資料的研討照舊任重道遠(yuǎn)。 |
