在全球气候行动与能源结构转型的推动下,汽车工业正迎来一场史无前例的电动化浪潮。各国政府纷纷制定燃油车退市时间表,扩大充电网络建设规模,并实施电动车购置激励政策,驱动新能源汽车市场占有率稳步提高。然而,地缘政治变动及供应链脆弱性问题引发关注,欧美汽车制造商开始深度反思电动驱动系统的核心——电机技术,特别是其对稀土资源的过度依赖。
近几年来,欧美汽车企业加快了对无稀土或低稀土电机技术的研发步伐,力求摆脱对特定供应链的过度依赖。与此同时,中国电动车制造商依托完善的产业生态和先行者优势,不断拓展全球市场份额。一场聚焦技术路径选择、供应链抗风险能力及市场竞争力的全球性新格局正逐渐成型。
宝马公司早在2011年就着手研发无稀土电机技术,彼时稀土价格的大幅波动暴露了供应链的脆弱特性。经过持续投入,其研发的“电流激励同步电机”已在iX系列等车型上得到应用。该技术的本质在于利用电流激励的绕组替代传统的稀土永磁体,从源头上降低对钕等稀土元素的依赖。
这条技术路线并非一帆风顺,工程师们经过多年努力,通过精密的电磁设计、铜绕组优化以及冷却系统改进,逐步克服了传统无永磁电机存在的重量偏重和效率欠佳的难题。据称,宝马在慕尼黑和奥地利工厂制造的这类电机,在常规驾驶速度区间内,其性能表现已可与稀土电机相媲美甚至超越。工程师表示,凭借精确调节转子磁场的功能,该电机在效率、扭矩范围以及运行稳定性方面具有突出优势。新一代无稀土电机将搭载于计划明年夏季进入美国市场的 iX3 SUV 车型。
通用汽车则推行“供应链多元化”与“技术去稀土化”并行的双轨方案。一方面,该公司与美国MP Materials签署了长期稀土供应合同,后者在加州运营稀土矿山,并在德州建设冶炼及磁铁生产设施,旨在构建中国之外的供应链闭环。
另一方面,通用持续推动“设计去稀土”计划,目标是在电机和电池等关键部件中减少甚至完全取代稀土材料。公司总裁马克·鲁斯曾表示,希望通过工程设计实现摆脱对稀土重型部件的依赖,不过详细的技术路线图尚未完全披露。
这种双轨策略虽然提升了供应链的稳定性,但也可能带来成本方面的挑战。如果未来全球稀土供应充足、价格下降,长期协议可能导致通用承担高于市场价的原材料成本。
与此同时,加州初创企业Conifer正在开辟一条独特的技术路径:研制一款可兼容铁氧体与稀土磁铁的轴向磁通电机。该设计采用紧凑的盘状几何形态,磁通沿轴向而非径向传输,有助于提高功率密度。Conifer的首批产品主要针对两轮交通工具,公司计划未来几年将该技术拓展至四轮汽车领域。
联合创始人Ankit Somani指出,市场对稀土供应的忧虑使得Conifer的方案获得了更多瞩目,当前需求已超出公司产能。然而,Conifer仍需应对如何在汽车使用寿命期间验证可靠性和成本效益,以及扩大生产规模以满足市场需求的挑战。
在基础材料研究方面,科学家们也在积极探寻稀土永磁的替代方案。其中,天然存在于某些陨石中的铁镍合金“四钛矿”引起了广泛关注。美国东北大学劳拉·刘易斯教授团队近期取得了突破,将铁镍原子重组为有序晶体结构所需时间从地质尺度缩短至数周,为人工合成这种材料创造了可能性。
尽管如此,刘易斯教授强调,该技术尚处于早期阶段,从实验室样品扩大到吨级量产、完成长期稳定性测试并适配特定电机设计,仍需数年时间。即便未来实现应用,这类新材料更可能作为补充角色,而非彻底取代稀土磁体。
当前,中国在全球稀土供应链中占据主导地位,覆盖了从开采、分离到磁体制造的全部环节。国内电动车制造商普遍采用高性能稀土永磁同步电机,为车辆的高效能和动力性能提供了有力支撑。
面对全球技术路径日益多元化的趋势,中国汽车企业在巩固现有供应链优势的同时,也必须密切关注无稀土技术的进展,提前布局相关研发与合作,以维持在电驱动领域的综合竞争力。归根结底,电动化竞争不仅是动力形式的转型,更是供应链韧性、技术储备以及可持续创新能力的全方位较量。
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