城市运营车辆使用无稀土电机之后才是真正值得关注的问题,“稀土从此没有用处”,而汽车企业开始用整车设计来换取对关键材料的依赖降低。
马斯克已经证实,特斯拉赛博无人驾驶出租车所搭载的动力驱动电机是不采用稀土金属的。消息传出之后,网上马上就有“新能源汽车将不再需要使用稀土”的说法出现。该结论走得太快了。
根据目前披露的信息可知,特斯拉验证的是一个具体路线即一款面向城市运营的双座车,在不用稀土的前提下实现动力需求匹配。证明了无稀土电机可以进入实车应用但是并没有证明所有的新能源汽车、所有的工况都可以用同样的方案。
赛博无人驾驶出租车本身就是一个特殊的使用对象。
公开资料显示该车辆是双座设计,整备质量为1412kg,搭载额定功率为163kW的前置驱动电机,电池组容量约为48kWh。监管测试文件中未经修正续航数据约等于673km,按照标准规则折算后外界推测其实际标称续航大致在467到483km之间。
不需要承担多人满载和重货运输的任务也不以高速性能或者极限加速为主要卖点。车辆使用道路、运营模式及动力需求较为清晰,给电机设计留下更多的优化空间。
相关参数还显示,该套驱动单元体积减小约18%,重量降低约25%。但是特斯拉目前并没有全面公开磁体材料、效率曲线、耐久测试、热管理表现以及单位功率成本等所有信息。换句话说,车辆已经进入实际应用阶段,并不意味着这套方案的所有技术边界都被外界所了解。
关于它的具体结构,在外界有诸多的技术推测,用铁氧体磁体、利用海尔贝克阵列集中磁场来提高铜线槽满率,并且依靠高转速和控制软件来弥补磁性材料性能的不足。这些思路在工程上并非没有依据,但是具体的方案仍然不能作为企业的正式结论。
特斯拉早在2023年就曾表示,正在设计完全不含稀土元素的永磁电机。如今相关思路出现在赛博无人驾驶出租车上,说明它已经从研发目标推进到了实车应用阶段。
但是电机可以转起来只是第一步而已。
钕铁硼永磁体剩磁高、矫顽力强、居于领先地位,在相同输出情况下比普通的铁氧体有更高的功率和效率。
普通铁氧体的磁性能与高性能钕铁硼存在差距,不能简单理解为“换一块磁铁就能完成同等替代”。特斯拉更可能采取的是系统级调整,而不是寻找一种性能完全相同的新型材料。车身减重、降低电池容量、重新设计电磁结构、优化铜线布局、改进逆变控制和散热系统等环节叠加起来才能让无稀土方案满足城市出租车的实际需求。
这也说明了为什么同样的技术不能直接应用到大型SUV上,也不能用于电动皮卡或者高性能车型上。车辆越重,峰值功率越大,持续负载越大,则对电机的功率密度、散热能力、抗高温性能以及长期可靠性都会有更高的要求。城市运营车辆所能接受的性能取舍未必适合重载和高性能场景。
低温表现好、长时间高负荷运行好、频繁启停后衰减大这些情况都还需要更多的数据来支持。一次小范围落地可以证明路线有可行性,但是不能说明它已经完成了大规模全车型复制。
事实上汽车行业并不是现在才知道无稀土电机的。
感应电机、励磁电机等技术路线早就存在了,特斯拉早期多款车型也大量使用过感应电机。
“动向更有价值之处,在于它试图在永磁电机结构中减少甚至取消稀土的应用,并且把方案纳入到面向批量运营的新车型之中。
”从技术角度来讲,企业如果可以在某些车型上降低稀土的使用量,那么就会减少对某一类材料的依赖性,并且扩大了电机方案的选择范围。
但是这并不表示高性能稀土永磁材料就失去了价值。不光是新能源汽车电机,在工业机器人、风力发电、航空航天和精密设备这些领域里也都需要在有限的空间里提供较高的磁能积,同时承受高温、振动以及持续的负载。对于这样的复杂工况而言,普通磁性材料是否可以达到同样的功率密度及可靠性,则必须经过严格的试验来验证,并且不能从某一个城市出租车的应用当中得出结论。因此这次落地更准确的含义就是无稀土电机在某个车型或者某个场景下具有量产应用的可能性,汽车企业正通过整车轻量化、电驱系统重构来减少材料依赖。它是一次有价值的工程创新,但是并不是稀土产业全面替代的信号。“未来的竞争,并不在于某种材料是否彻底消失,而在于不同技术路线能否根据车型、工况、成本和供应链条件找到合适的位置。”所以对稀土需求会造成影响的不只是某个具体环节,而且离“完全退出汽车工业”也还很远。