Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界

一辆没有方向盘、踏板的双座车,把电动车行业的发展方向引向了一个新的方向。特斯拉Cybercab使用的是不含稀土金属的驱动电机,马斯克在9月4日公开宣布了这一点。相比“零稀土”三个字本身,“零稀土”方案已经被用于无人驾驶运营车型当中,并且不是处于实验室阶段。

Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界-有驾

在美国得州奥斯汀投入相关运营体系。它从设计之初就不是传统乘用车的简单变体,车内没有方向盘、油门和刹车踏板,传统的后视镜也被取消了,整车根据自动驾驶以及城市出行场景重新进行了安排。

Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界-有驾

车辆本身的参数也说明它为何适合成为“零稀土电机”的落地样本。Cybercab整备质量约为1412kg,电池容量为47.6kWh,EPA工况续航约673km,百公里电耗约10.2kWh。前轴电机额定功率为163kW,在体积上比现有的高性能驱动单元小了近一半,在重量上减轻了大约25%。以往Model Y单台电机的稀土含量约为500克,这套新的零稀土电机的用量是零。

这里有一个容易被忽略的技术细节,就是特斯拉并没有彻底放弃永磁电机的想法,而只是更换了磁体材料。传统的方案使用钕铁硼永磁体,在Cybercab中采用的是铁氧体磁体。铁氧体制作成本低、供应链来源广但是比钕铁硼的性能要差很多很多,其最大磁场强度只有后者的1/71/10在材料性能下降之后,电机仍然需要有较高的效率和动力,难度并没有消失,只是被转移到了设计和制造环节当中。

Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界-有驾

特斯拉公开给出的解决方式有三个,即采用Halbach磁体阵列将磁力集中到有效工作区域、使用发卡式定子绕组提高铜线槽满率使电流利用更充分、把电机转速提高到每分钟15000转以上来弥补磁体性能不足造成的扭矩损失。

Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界-有驾

并不是依靠某种“神奇材料”实现的替代,而是通过磁路设计、绕组工艺、转速控制以及整车需求等共同完成的平衡。特斯拉此前还关注过氮化铁路线,这类材料理论上具有接近稀土永磁的特点,在高温退火、氧化以及制造规模上存在较高要求。最终被用来Cybercab的铁氧体方案更容易进入量产体系。

Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界-有驾

也正因如此,Cybercab的成功不能简单地等同于“稀土电机即将退出市场”它属于双座车型,车身较轻,主要面向城市低速出行和无人出租车场景,对持续大功率输出、极限加速、高海拔重载等能力的要求比普通的汽车要低很多。把高性能乘用车或者重卡以及需要长时间高负荷工作的工业设备的电机对功率密度、热稳定性、体积以及响应速度提出更高的要求。

Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界-有驾

稀土永磁材料的价值就体现在更苛刻的条件下。钕铁硼可以很小的空间内提供较大的磁性能,镝和铽等中重稀土还能提高磁体高温稳定性。对于追求轻量化和高扭矩密度的驱动系统而言,这些优势仍然很难在所有的场景中被一次性替代。

行业内也并不是只有唯一的技路线,宝马已经量产电励磁同步电机,雷诺最早在电动车上采用类似思路的采埃孚推出零稀土电机设计。与此同时,美国相关产业也在推进本土稀土供应链建设,并寻找减少稀土使用的电机方案。两条路线并行说明企业面对的是一个没有唯一答案的选择题。

Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界-有驾

更准确的判断是,整个机动车市场正处在分层阶段中去分化的过程里。低速城市车、部分中低功率设备等车型和装置会采用铁氧体、电励磁或者无稀土的方式;高端电驱、机器人、风电以及重型装备等产品则要对性能和重量做出复杂的权衡。

Cybercab尝试零稀土电机特斯拉改变的不是稀土价值,而是应用边界-有驾

Cybercab带来的变化,不是证明稀土已经失去了价值,而只是说明“所有电机都必须使用稀土”同样不成立。未来的竞争重点也许就不是谁能够彻底摆脱掉稀土了,而是谁能把有限的稀土材料用在最需要高性能的地方。

0
全部评论 (0)
暂无评论