在全球應對氣候變化與能源轉型的背景下,汽車產業正經歷一場前所未有的電動化革命。各國政府推出禁售燃油車時間表、加大充電基礎設施投資,并出臺購買電動汽車的補貼政策,推動新能源汽車滲透率持續攀升。然而,隨著地緣政治局勢變化與供應鏈安全日益受到關注,歐美汽車制造商正在重新審視電動驅動系統的核心——電機技術,尤其是其對稀土元素的依賴。
近年來,歐美車企加速推進無稀土或低稀土電機技術的研發與應用,試圖降低對單一供應鏈的依賴。與此同時,中國電動汽車制造商憑借完整的產業鏈布局與市場先發優勢,持續擴大全球影響力。一場圍繞技術路線、供應鏈韌性與市場競爭的全球性格局正在悄然形成。
技術競賽
寶馬早在2011年便啟動無稀土電機技術研發,當時稀土價格劇烈波動凸顯了供應鏈的脆弱性。經過多年投入,其“電流激勵同步電機”已應用于iX等車型。該技術的核心在于以電流激勵的繞組取代傳統稀土永磁體,從而在源頭上減少對釹等稀土材料的依賴。
這一路線并非沒有挑戰,工程師歷經數年,通過精密電磁設計、優化銅繞組及改進冷卻系統,逐步解決了傳統無永磁電機重量大、效率低的不足。寶馬在慕尼黑和奧地利工廠生產的這類電機,據稱在日常駕駛常用速度范圍內,其性能已媲美甚至優于稀土電機。工程師指出,精確調節轉子磁場的能力,使其在效率、扭矩帶寬及運行穩定性上表現突出。新一代無稀土電機將搭載于計劃明年夏季登陸美國市場的iX3 SUV車型。
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雙重策略
通用汽車則采取“供應鏈多元化”與“技術去稀土化”并行的雙軌策略。一方面,它與美國MP Materials公司簽訂長期稀土供應協議,后者在加利福尼亞經營稀土礦,并在德克薩斯州建設冶煉和磁鐵制造廠,以建立中國以外的供應鏈閉環。
另一方面,通用持續推進“設計去稀土”工程,目標是從電機與電池等核心部件中減少或完全替代稀土材料。公司總裁馬克·魯斯曾表示,要通過工程設計擺脫對稀土重型部件的依賴,不過具體技術路線圖尚未對外詳細公開。
這種雙重策略雖增強了供應鏈穩定性,但也可能帶來成本壓力。如果未來全球稀土供應充裕、價格下行,長期協議使通用可能面臨高于市場均價的原材料成本。
初創嘗試
與此同時,加州初創公司Conifer正探索一條不同的技術路徑:開發一款兼容鐵氧體和稀土磁鐵的軸向磁通電機。該設計采用緊湊的盤狀幾何結構,磁通沿軸向而非徑向傳遞,有利于提升功率密度。Conifer的首批產品主要面向兩輪領域,公司計劃在未來幾年將技術推廣到四輪汽車市場。
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聯合創始人Ankit Somani表示,市場對稀土供應的擔憂使Conifer的方案受到更多關注,目前需求已超過公司產能。不過,Conifer仍面臨如何在汽車生命周期內證明可靠性和成本效益,同時擴大制造規模以應對市場需求的挑戰。
材料突破
在基礎材料層面,科研人員也在積極尋找稀土永磁的替代品。其中,天然存在于某些隕石中的鐵鎳合金“四鈦礦”備受關注。美國東北大學勞拉·劉易斯教授團隊近期取得進展,將鐵鎳原子重組為有序晶體結構的時間從地質年代縮短至數周,為人工合成該材料提供了可能。
盡管如此,劉易斯教授指出,該技術仍處早期階段,從實驗室樣品規模擴大到噸級生產、完成長期穩定性測試并適配具體電機設計,仍需數年時間。即便未來實現應用,這類新材料更可能作為補充,而非完全替代稀土磁體。
中國目前主導著全球稀土供應鏈,涵蓋開采、分離到磁體制造的全鏈條。國內電動汽車制造商廣泛采用高性能稀土永磁同步電機,為其產品的高效與動力表現提供支撐。
面對全球技術路線的多元化趨勢,中國車企在鞏固現有供應鏈優勢的同時,也需關注無稀土技術的發展動態,布局相關研發與合作,以保持在電動驅動領域的綜合競爭力。畢竟,電動化競爭不僅是動力形式的變革,更是供應鏈韌性、技術儲備與可持續創新能力的綜合較量。
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