特斯拉永磁电动汽车永磁电动汽车永磁汽车车机退磁问题
国外时间3月1日,马斯克宣布,特斯拉将制造一种不含有稀土元素的永磁电动汽车车机。
在当日举行的活动中,特斯拉CEO埃隆·马斯克发表演讲,有一条通往可持续发展的道路,地球可以养活今天的80亿人。关于电动汽车,他许下一个目标,2030年每年生产2000万辆电动车。
万众瞩目的“宏图篇章3”同时揭开神秘面纱:下一代永磁电机将完全不使用稀土材料!
为什么叫宏图篇章3?简单理解,在此之前还有计划1、计划2,并且这两个计划都已经实现!
2006年,第一个宏图篇章是:制造一款低产量高价格电动车。
2016年,第二个宏图篇章是:打造中低价格高产量的电动车。
宏图篇章1公布十年后,特斯拉的市值就达到了340亿美元。
宏图篇章2公布至今,特斯拉的市值为6416亿美元。
因此这个计划值得注意,这并非是张口就说的空谈。
众所周知,稀土永磁是我国的一个核心战略资产,同时稀土在地球上的含量非常少,开采及冶炼对环境污染巨大。
在地方主导下,国内已形成了六大稀土集团主导的发展格局,国内稀土开采和冶炼分离总量受到严格管控,稀土供给稳定可控,不得无指标、超指标生产,稀土行业集中度显著提升,理论上我们控制了稀土的产量。
稀土其中的一种叫做钕铁硼,目前是新能源汽车里面一个核心部件永磁电机的新的材料。
1982年,国外住友特殊金属的佐川真人发现钕磁铁,至今已有四十多年,钕铁硼作为节能环保的朝阳产业,广泛用于许多行业。比如:
汽车行业:电机中的永磁体,以钕铁硼为部件的电机尺寸小、重量轻,而且性价比高。钕铁硼的特点是有高磁能积、高矫顽力,是现今磁性仅次于绝对零度钬磁铁的永久磁铁,也被称为强力磁铁。
电子产品:硬盘、手机、耳机以及用电池供电。
新能源和节能减排行业:工业电机、节能空调等领域。
此外还有核磁共振、风力发电和电机等领域。
从目前稀土永磁的形势来看,正处在快速增长阶段,其中需求量较大的包括特斯拉、比亚迪等新能源汽车的制造方面。
鉴于世界上的钕铁硼产业正在向我国转移,国内的相关水平已经遥遥领先。有的厂商研发感应电机和电励磁电机,是为了规避稀土限制,结果发现效率没有永磁电机高,同样的续航需要更大容量的电池,而且控制变得复杂,这使得整个驱动系统的成本更高,不得不老老实实回到永磁电机上。
特斯拉选择永磁电机,虽然发动机成本变高了,但从电池成本、提高能源效率,延长续航等多项因素计算后,反而更节省了成本。
对于电动车来说续航是个问题,鉴于国内稀土资源又很丰富,国产车选高效率的永磁同步电机是顺理成章的事。
永磁同步电机虽然有体积小、效率高等明显优势,但却有个退磁问题。按字面意思理解,永磁体就是永远的磁体,永磁体在高温、强震动时同样会退磁。另外,在低速大功率运行时,虽然温度不高但定子的强电磁场,会在转子中产生涡流,这也会产生退磁作用。
对于技术的发展来说,不断更新寻求最优也是顺理成章的事。
汝铁硼相关行业方面,国外没有多少优势,稀土等原材料都是依靠进口。根据海关数据显示,2013年以来我国稀土永磁体出口量持续增长,2023年我国稀土永磁体出口达53288吨,同比增长8.6%,创历史新高。
在新能源汽车、工业电机、机器人、风电、变频空调等多重需求的拉动下,海外稀土永磁需求有望持续增长,对稀土价格可以形成长期稳定的局面。
虽然国外的稀土含量也很丰富,但人家不开采,不开采对于商人来说等同于无。估计马斯克很担心,他也会怕被卡脖子的时候,于是决定发展不用稀土的电机。
从业界和学界的角度上分析,专家称实现不用稀土的永磁电机完全有可能,目前已有两条清晰路线:第一种是永磁辅助同步的励磁电机,最大特色是用钢做转子,可以不用稀土。第二种是对稀土本身的替代,比如铁和镍的材料作为稀土材料上的替代。
从产业演变规律来看,无稀土永磁技术实现和量产,可能仍需要较长时间进行产业化。
无独有偶,对于电动汽车的另一个大部件:驱动电池方面,国外研发成功了固态电池。虽然全球的车企和宁德时代等电池企业对固态电池有研究开发规划,但国外在这方面依然超前了。
事实上,国外较早就在布局固态电池方面的弯道超车。机构数据显示,国外企业包揽固态电池相关专利总数的前三,排名第四的三星电子。总体而言,国外公司占据了前10名中的6名。
与目前的锂电池相比,固态电池优势相当明显:
一、充电速度可提高几倍以上,而且不受温度限制;
二、能量密度翻倍,续航里程达到1000km以上变得简单;
三、化学性质更稳定,破损后也不用担心安全问题。
简单来说,预计固态电池将使驾驶距离增加一倍,充电时间减少三分之一,还能降低火灾风险,因为其具有不可燃性、无腐蚀性、无挥发、不会漏液等特性。
从某种程度上,固态电池其实也是一种不小的突破。
从锂矿到稀土永磁电机再到锂电池,目前我们掌握锂电池全产业链。但科研要有紧迫感、危机感,我们一定不能掉以轻心,低估了国外新能源汽车领域研发能力。
不出意外,国产电池车企将再次遭到合围局面,美日韩多国企业抱团研发,实力雄厚。国内企业同样不能单打独斗,要有危机感!
科技领域从来没有常胜将军,一定会有失败者被踢出场,要维系持久,就需要不断投入研发。