一台电机的制造节拍被压缩到10秒、整套电驱成本有望下降上千美元、磁材不再依赖稀土——围绕特斯拉无稀土电机的讨论,最容易被放大的往往是这些醒目的数字。
但是判断一项电驱技术是否具有产业价值不能仅从实验室构想或产线目标出发,还要看它能否经受住量产一致性、长期耐久性、复杂路况和售后成本等各方面的考验。
特斯拉此前已经明确表示会减少稀土的使用。2023年投资者日上,特斯拉提出下一代永磁电机不使用稀土材料。此后Cybercab就成为承载了下一代制造理念的一辆车型。但是Cybercab还处于规划阶段,外界对于电机结构、量产节拍、实际成本和整车性能的各种说法,不能简单地等同于已经经过大规模生产的结论。
“10秒造一台电机”需要放到制造语境里去理解。
汽车工厂所指的节拍一般指的是自动化生产线在稳定运行状态下相邻产品下线的时间间隔。它并不是指原材料进入工厂之后就完成了全部检测变成了一台完整的电机。电机制造包含定子加工、绕组、转子装配、绝缘和密封处理、冷却系统匹配、性能测试等环节,前后还会涉及到物流、质检和设备维护。
如果特斯拉未来能将驱动单元产线的节拍显著缩短,意义当然不小。新能源汽车的成本竞争已经不再只是电池价格之争了,也包含零件数量/产线面积/设备利用率/人工投入以及供应链稳定性。把部件集成度提高起来,并且把复杂工序交给自动化设备,确实有可能使单车成本继续降低下去。
但是降本绝不会只有“不用稀土”一项。
传统永磁同步电机使用钕铁硼永磁材料是因为它可以在较小的体积下得到较大的磁场性能,并且可以兼顾功率密度、效率和重量。取消稀土磁材之后,电机需要依靠转子结构、磁路设计、铜线填充率以及控制算法等来弥补性能上的差距。
也就是说,无稀土路线不是把一种材料拿掉就大功告成,而是一次完整的工程重构。
业内经常提到的铁氧体磁材、感应电机、开关磁阻电机等方案其实并不是新概念。
工业设备中,无稀土电机早已有不少应用,在乘用车对电机提出更加苛刻的要求的时候,“动力响应快”、“体积小”、“能耗低”,“适应高温低温”,“频繁加速、高速巡航、山路负载和长期振动”。
因此,真正的难题不在于能否让电机转起来,而在于能不能在一辆乘用车上长时间保持效率、成本、重量、噪声和耐久之间的平衡。
Cybercab如果率先采用这类新方案,选择逻辑也不难理解。自动驾驶出租车的运营场景相对集中,在车辆路线、充电节奏和维护周期等方面容易进行统一管理。从企业角度来讲,这样的场景有利于收集运行数据来观察电机在高频使用、持续热循环以及长里程工况下的衰减情况。
但是不能因此就说所有家用车型都可以这样跑。家用车的使用方式更加分散。有人常年在城市短途通勤,有人冬季面对严寒,有人夏季长期高温暴晒,也有人频繁跑高速、爬坡或满载出行。新电机如果要进入更广泛的乘用车市场就必须证明自己在各种环境下都能稳定工作而不是只显示单一工况下的参数。
这也说明了“稀土用量归零”不能被解读成稀土永磁电机即将退出市场。
即使某款电机不采用稀土元素,也并不意味着整车供应链就不再含有稀土元素了。更重要的是,经过多年的研发和发展之后,在功率密度要求较高的领域里仍然具有很强的竞争优势。风电、工业装备、大量的新能源汽车等都是沿用这条技术路线的。
未来会出现的局面不是某一类电机一夜间就代替另一类电机,而是各种方案按照车型定位和使用场景共同发展起来的。重视高性能和紧凑布局的车型可能会继续使用高性能永磁方案;更加重视供应安全、成本控制以及规模制造的产品,则会增加无稀土或者少稀土的方式。
特斯拉放出信号并不需要过分解读。国内企业对于稀土永磁材料、电机制造以及电驱集成已经有很深的基础,并且也在探索低稀土、无稀土等不同的技术路径。下一阶段的竞争,不一定是比谁拥有更出色的单项材料,而是谁能把材料、结构、控制、热管理和制造体系真正整合起来。
没有稀土的电机最值得研究的是它所用的数据是否能够稳定地持续产出数据。等到车辆经过长时间的运营之后,成本、效率以及可靠性才能得到明确的答案。