稀土是現(xiàn)代科技工業(yè)不可少的多種元素集合，在半導(dǎo)體領(lǐng)域更是幾乎無(wú)處不在。全球產(chǎn)能主要分布在中國(guó)。其中稀土永磁材料更是磁電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵角色，也是稀土產(chǎn)業(yè)最直接的應(yīng)用產(chǎn)物。

公開資料顯示，電機(jī)是稀土最大下游，在稀土永磁的應(yīng)用中，電機(jī)占比超過60%。永磁同步磁阻電機(jī)中，稀土永磁體占到整個(gè)電機(jī)原材料成本的50%左右。

不過在今年3月份的特斯拉投資日活動(dòng)上，特斯拉負(fù)責(zé)動(dòng)力總成工程的副總裁Colin Campbell介紹稱，特斯拉的下一代汽車平臺(tái)將減少75%的碳化硅。特斯拉下一代永磁電機(jī)將完全不使用稀土材料，他們將在緊湊高效的工廠里進(jìn)行建造。旨為下一代汽車設(shè)計(jì)所有控制器，從而降低電子設(shè)備的復(fù)雜性和成本。

對(duì)此，據(jù)網(wǎng)易科技報(bào)道，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司首席專家、中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)磁性材料分會(huì)秘書長(zhǎng)、中國(guó)稀土學(xué)會(huì)常務(wù)理事張明表示，屁股決定腦袋，馬斯克的策略更多是一種“迫不得已”的交代。

他認(rèn)為，特斯拉下一代電動(dòng)車不使用稀土，是順應(yīng)美國(guó)發(fā)展電動(dòng)汽車計(jì)劃的投資策略，我們要理性看待，不適過度解讀。

另外，上海大學(xué)機(jī)自學(xué)院電氣工程系教授羅建也指出，馬斯克不用稀土，可能有他的立場(chǎng)：“不能說洋人不用稀土，我們就跟風(fēng)?！?/p>

專家還談到，特斯拉并沒有分享可替換的新材料，盡管從技術(shù)上分析，有一些可能的選項(xiàng)，比如鐵氧體永磁、無(wú)稀土磁性化合物等，但似乎都有這樣那樣的缺點(diǎn)。

電機(jī)，是新能源汽車的三大核心零部件之一，是新能源汽車的“心臟”，重要性不言而喻。一般來(lái)說，電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分為兩大類：是交流異步電機(jī)，另一種是永磁同步電機(jī)。兩者相比，各有優(yōu)劣。

交流異步電機(jī)，它的勵(lì)磁，也就是產(chǎn)生磁場(chǎng)，靠的是電流。也就是電流中有一部分是用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的，然后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速不同步，所以叫做異步電動(dòng)機(jī)，正是因?yàn)楫惒?，所以產(chǎn)生了轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差使轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體產(chǎn)生電流，從而在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)。也是因?yàn)檫@個(gè)異步，所以控制起來(lái)比同步復(fù)雜一點(diǎn)。交流異步電機(jī)是線圈和轉(zhuǎn)子鐵芯，所以價(jià)格便宜，成本低，過載能力也強(qiáng)，性能彪悍，皮實(shí)耐用。

永磁同步電機(jī)的永磁指的是勵(lì)磁采用的是永磁體，也就是磁鐵。磁鐵之前性能不好，但是釹鐵硼（稀土元素釹、鐵及硼組成的金屬間化合物）的穩(wěn)定性能和廣泛應(yīng)用，讓永磁體的可靠性和穩(wěn)定性越來(lái)越好了，退磁現(xiàn)象也更少發(fā)生了。同步指的是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度和轉(zhuǎn)子的速度是一致的，要控制轉(zhuǎn)子速度，只要控制磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，也就是交流電頻率就可以了。同步自然控制起來(lái)更方便一點(diǎn)。

永磁同步電機(jī)因?yàn)槭褂孟⊥劣来挪牧细陀?，更輕量化，是車企的主流選擇。而異步交流電機(jī)的功率和扭矩更低，體積更大，不過相對(duì)便宜。

特斯拉早期推出的電動(dòng)汽車，使用的就是交流異步電機(jī)。不過，隨著上海超級(jí)工廠投產(chǎn)，特斯拉也開始使用稀土永磁同步電機(jī)，或兩種電機(jī)混合使用。

永磁同步電機(jī)少用、或者不用稀土材料，到底行不行？

“這在技術(shù)上是可行的?！绷_建教授認(rèn)為，如果電機(jī)不用稀土，得分幾種情況：一種是，電機(jī)完全不使用磁性材料，變成了沒有永磁體的電機(jī)。第二種是，稀土永磁體和其他永磁材料混用。第三種是，電機(jī)還用永磁體，但不再使用稀土，而用其他替換材料。僅從技術(shù)路徑上說，以上三種方法都能實(shí)現(xiàn)。

而采取哪一種電機(jī)，取決于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，不同的電機(jī)其實(shí)都有機(jī)會(huì)。

羅建以不采用永磁材料技術(shù)路線舉例。在絕大多數(shù)情況下，永磁體能建立磁場(chǎng)，能夠提高效率。但在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，永磁體的磁場(chǎng)一旦過強(qiáng)，就需要減弱磁場(chǎng)，這會(huì)帶來(lái)能量損耗。這時(shí)候，永磁體就變成一個(gè)“壞事”。

因此，這些年業(yè)界提出了相應(yīng)的解決方案：比如，電動(dòng)四驅(qū)車的一根軸采用永磁電機(jī)， 另外一根軸采用異步電機(jī)，兩者相互搭配。比如，特斯拉在Model3等車型上，其前輪用了交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，后輪用了永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。這類混合驅(qū)動(dòng)方式兼顧了性能和效率，還能減少對(duì)稀土材料的用量。

羅建指出，如果車輛在滑行，此時(shí)異步機(jī)里因?yàn)闆]有磁場(chǎng)，本身不會(huì)帶來(lái)附加損耗?？扇绻怯来烹姍C(jī)，里面有磁場(chǎng)，即使不通電，也會(huì)帶來(lái)附加損耗。所以，不同時(shí)間、不同工況下使用什么電機(jī)，是可以討論的。

而另一種情況，則是在同步電機(jī)的基礎(chǔ)上，用電力磁場(chǎng)替換永磁體。此外，還有一種“折中”方案，即采用永磁輔助電機(jī)：“電機(jī)的磁場(chǎng)，一部分由永磁體建立，另一部分用由定子電流通過轉(zhuǎn)子磁阻建立。”羅建表示。

電機(jī)專家、上海交通大學(xué)電氣工程系副主任王志新教授也表示，早在5年前，國(guó)內(nèi)就有技術(shù)團(tuán)隊(duì)觀察到特斯拉在進(jìn)行相關(guān)研究，近年來(lái)也已經(jīng)開始有向產(chǎn)品化發(fā)展的趨勢(shì)。從業(yè)界和學(xué)界的角度上，要實(shí)現(xiàn)不用稀土的永磁電機(jī)目前已有兩條清晰路線：第一種是永磁輔助同步的勵(lì)磁電機(jī)，最大特色是用鋼做轉(zhuǎn)子，可以不用稀土。第二種是對(duì)稀土本身的替代，制造一種新型的磁性材料，比如鐵和鎳的材料作為稀土材料上的替代。所以從技術(shù)突破上來(lái)說永磁電機(jī)不依賴稀土是有技術(shù)路徑的，下一步需要觀察特斯拉的技術(shù)成果和相關(guān)的設(shè)計(jì)效果。

永磁電機(jī)是稀土材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域，但不是唯一的應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)際上，包括航天、機(jī)械、電子、激光、陶瓷、合金制造等眾多領(lǐng)域，覆蓋我國(guó)經(jīng)濟(jì)民生的各行各業(yè)，對(duì)稀土材料都有著旺盛且持續(xù)增長(zhǎng)的需求。

然而，特斯拉宣布下一代永磁電機(jī)將完全不使用稀土材料之后，卻在一定程度上，對(duì)我國(guó)的釹鐵硼市場(chǎng)，乃至整個(gè)稀土行業(yè)都帶來(lái)了沖擊。同時(shí)也引發(fā)了人們對(duì)于稀土產(chǎn)業(yè)未來(lái)的思考和擔(dān)憂。特斯拉雖然沒有分享可替換的新材料，但是根據(jù)之前的報(bào)道和分析，特斯拉可能會(huì)采用磁鋼材料、鈉鎂離子電池等新材料來(lái)替代部分稀土材料。此外，新工藝可能采用更先進(jìn)的加工技術(shù)和材料處理方法，以實(shí)現(xiàn)更高效的永磁電機(jī)生產(chǎn)。不過，這些都是推測(cè)，具體的情況需要等待特斯拉進(jìn)一步的官方消息或者相關(guān)報(bào)告的公布。

眾所周知，稀土短缺是一個(gè)全球性問題，減少對(duì)于稀土的依賴，不僅能夠提高資源的可持續(xù)利用性，還能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。然而，從目前的技術(shù)水平來(lái)看，稀土材料仍是永磁電機(jī)領(lǐng)域中最為優(yōu)秀的材料，因此，替代稀土材料的研究依舊任重道遠(yuǎn)。