特斯拉Cybercab电机不使用稀土,163千瓦背后的技术考验

没有方向盘也没有踏板的电动车,把人们的注意力引向另一个问题:如果驱动电机不再使用稀土,续航、动力和体积能不能保持原来的水平呢?当地时间9月3日,特斯拉Cybercab在得克萨斯州奥斯汀的街头进行了公开的道路测试。次日马斯克说这款车的电机不含稀土元素但是仍然可以保持相同的续航,并且称之为技术上的突破“非常困难”。

特斯拉Cybercab电机不使用稀土,163千瓦背后的技术考验-有驾

Cybercab是特斯拉为无人驾驶出租车服务而设计的一种车型,车辆运行依靠全自动驾驶系统。它的不同之处,就是取消了传统的驾驶舱中的方向盘和踏板,并且其电驱系统试图绕过新能源汽车长期以来依赖的稀土永磁路线。电机直接关系到车辆的加速、最高车速、爬坡能力以及能耗表现,任何材料的变化都可能影响整车性能。

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稀土不是电动车电机“必须使用”的材料。早期电动车很多用的是感应电机、励磁同步电机或者磁阻电机等不同的形式,它们也有着成熟的应用。真正推动稀土永磁电动机普及的,是新能源汽车对小型化、轻量化、高效率和高功率密度的要求。钕、镨以及少量的镝、铽主要用来制造高性能钕铁硼永磁体。它可以在不持续给转子通电的情况下提供稳定的磁场,有利于减小电机体积、减轻重量并提高效率。

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特斯拉对无稀土电机的布局可以追溯到2023年投资者日,当时公司提出下一代永磁电机完全不使用稀土材料,降低成本、减少电子设备复杂性。到了Cybercab上,这条技术路线开始面对更具体的验证:美国EPA认证资料显示,Cybercab使用单台三相交流永磁电机,功率为163千瓦。投资者Sawyer Merritt还披露了这款无稀土电机和其它顶级性能电机相比体积缩小18%、重量减轻25%,马斯克随后转发确认了这组数据。

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但是目前公开的信息不能还原出该台发动机完整的结构,即用到了何种磁路设计、绕组方式以及冷却方法等技术参数,也缺少可以对照的技术参数。因此说163千瓦及体积、重量变化能体现它具有较强的工程意义,但是不能直接等同于无稀土电机已经全面超越传统稀土永磁电机。MIR睿工业首席分析师贾硕认为,没有稀土方案真正难的地方,并不是让电机转起来,而是舍弃了稀土之后还要兼顾到体积、重量、效率、成本和可靠性。

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这也是Cybercab最值得观察的点。无稀土电机需要经过转子磁路、定子槽型、扁线绕组、热管理、“电力电子”、“控制软件”等各个环节的协同优化来弥补材料性能上的差距。如果电机更小更轻,但是没有在城市道路行驶、高速巡航或者轻载工况下有所牺牲,则它对于无人驾驶出租车来说就格外重要。此类车辆需要频繁地进行运行,续航里程和能耗就会对运营成本产生影响。相比于单一的峰值功率图谱来说,完整的效率图谱可能更加具有说明该项技术实际价值的意义。

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但是只有一款车型的尝试就不可能被简单地当作稀土永磁电机即将退出市场而论。不同车辆对于持续功率、极速、加速、高温运行以及高速效率的要求各不相同,Cybercab的设计目标也并不等同于所有的乘用车。上海有色网认为,单一车型对全球新能源汽车稀土需求的影响很小,真正重要的还是这条路线能否完成量产验证,并且可以被更多的车企所采用。

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稀土供应链的实际压力确实会促使无稀土技术产生吸引力。目前而言,在整个的稀有金属消费中占有比较大的比重的是稀土永磁材料的开发和应用,它已经成为全球新能源汽车、机器人以及人工智能基础设施发展的重要组成部分。但是由于其产业链条长、风险大、链条上的每个环节都具有很高的不确定性,因此从源头上就很难去掌控整个供应链的风险。“2025年4月起,我国对中重稀土相关物项实施出口管制”又给企业带来了新的压力。对特斯拉来说,Cybercab电机的意义并不是使用了不同的材料,而是在寻找一条成本、供应和性能之间的新平衡的道路。

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