作者：普子胥

欄目：《能量場》

特斯拉下一代永磁電機不用稀土，馬斯克在之前的投資者大會上這樣放言，一言重挫稀土產(chǎn)業(yè)，受其波及，行業(yè)個股一度紛紛下挫。老馬大嘴一張，殺傷力如此之大，難道稀土永磁真的要徹底涼涼？

“馬斯克是一個有雄心的和大膽敢想的人物。特斯拉下一代電動車不使用稀土，是順應(yīng)美國發(fā)展電動汽車計劃的‘正確’的投資策略，我們要理性看待，不適過度解讀?！?/p>

中國電子科技集團公司首席專家、中國電子材料行業(yè)協(xié)會磁性材料分會秘書長、中國稀土學(xué)會常務(wù)理事張明向網(wǎng)易科技《能量場》表示，決定腦袋，馬斯克的策略更多是一種“迫不得已”的交代。

“以前有一種傾向。一有爭論，那洋人都是對的。”上海大學(xué)機自學(xué)院電氣工程系教授羅建對《能量場》表示，馬斯克不用稀土，可能有他的立場：“不能說洋人不用稀土，我們就跟風(fēng)。”

一、不用稀土永磁，到底行不行？

電機，是新能源汽車的核心零部件之一，是新能源汽車的“心臟”，重要性不言而喻。一般來說，電動車的驅(qū)動電機分為兩大類：一種是永磁同步電機，另一種是異步交流電機。

兩者相比，各有優(yōu)劣。

永磁同步電機，往往需要用到以釹鐵硼為主的稀土永磁材料，該材料可對電機整體性能改善，使電機工作更為穩(wěn)定，提高電機的效率，改善電機的耐熱性，使電機更耐用，更輕量化，是車企的主流選擇。而異步交流電機的功率和扭矩更低，體積更大，不過相對便宜。

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

然而，一貫“離經(jīng)叛道”、熱衷成本控制的馬斯克，此前曾在特斯拉投資者大會高調(diào)表示，現(xiàn)在的Model3永磁電機稀土量減少了25%，而下一代電機將不再使用稀土材料。

問題的關(guān)鍵在于：永磁同步電機少用、或者不用稀土材料，到底行不行？

“這在技術(shù)上是可行的。”羅建教授認為，如果電機不用稀土，得分幾種情況：一種是，電機完全不使用磁性材料，變成了沒有永磁體的電機。第二種是，稀土永磁體和其他永磁材料混用。第三種是，電機還用永磁體，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現(xiàn)。

而采取哪一種電機，取決于不同的應(yīng)用場景，不同的電機其實都有機會。

羅建以不采用永磁材料技術(shù)路線向《能量場》舉例。在絕大多數(shù)情況下，永磁體能建立磁場，能夠提高效率。但在電機高速運轉(zhuǎn)時，永磁體的磁場一旦過強，就需要減弱磁場，這會帶來能量損耗。這時候，永磁體就變成一個“壞事”。

因此，這些年業(yè)界提出了相應(yīng)的解決方案：比如，電動四驅(qū)車的一根軸采用永磁電機，另外一根軸采用異步電機，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)電動機，后輪用了永磁同步電動機驅(qū)動。這類混合驅(qū)動方式兼顧了性能和效率，還能減少對稀土材料的用量。

羅建指出，如果車輛在滑行，此時異步機里因為沒有磁場，本身不會帶來附加損耗。可如果是永磁電機，里面有磁場，即使不通電，也會帶來附加損耗。所以，不同時間、不同工況下使用什么電機，是可以討論的。

而另一種情況，則是在同步電機的基礎(chǔ)上，用電力磁場替換永磁體。此外，還有一種“折中”方案，即采用永磁輔助電機：“電機的磁場，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。

這樣做，有什么好處？

羅建談到，新能源汽車電機和工業(yè)電機最大的不同是，新能源車的電機速度是從0變到最大，沒有一個額定速度。因此，人們想用一臺永磁電機，在所有的速度范圍內(nèi)都達到最好效果，難度很大，也不現(xiàn)實：“所以，從綜合效率優(yōu)化的成本來說，用稀土永磁材料、以及非稀土永磁材料（比如鐵氧體），共同輔助搭配，做一個永磁輔助電機，是一個不錯的解決方案?！?/p>

此前，特斯拉動力總成工程負責(zé)人科林·坎貝爾在投資者日上發(fā)表講話，指出下一代電車，將會去除電動汽車永磁電機中的稀土。

但問題是，他沒有提供將會采用什么技術(shù)，何時上市以及使用范圍。

“馬斯克不用稀土永磁，可新材料是什么沒有公布。”上海有色金屬網(wǎng)稀土分析師文向網(wǎng)易科技《能量場》表示，如果特斯拉想開發(fā)新的技術(shù)，或者運用新的材料，先不說能否商業(yè)化生產(chǎn)，可開發(fā)周期是多久，也沒有說明。

二、馬斯克有沒有可能發(fā)現(xiàn)新材料？

如果馬斯克依舊想用永磁體電機，但不使用稀土材料，這是否可行呢？

張明向《能量場》表示，特斯拉電動汽車永磁電機如果不使用稀土材料，可能的方向是兩種：一種是使用現(xiàn)有的無稀土永磁材料進行改進，另一種是使用新型無稀土永磁材料。

談到第一種方向，張明表示：“如果特斯拉用鐵氧體永磁替代稀土永磁，那么電機要提供相同的磁能時，所需永磁體的體積將增大10～12倍。這一技術(shù)方案不符合電動汽車對車身輕量化的需求?！?/p>

而如果馬斯克要使用新型的無稀土永磁材料，張明表示，這在技術(shù)、規(guī)模化量產(chǎn)上都存在難點。

為此，張明舉了一個例子。

2012年，美國能源部實施了一個研發(fā)無稀土永磁材料的REACT計劃，對Fe16N2、MnBi等多種材料進行研究，但至今沒有重大進展。主要原因，是替換稀土的材料且需要可批量生產(chǎn)的塊體材料制造工藝：但現(xiàn)階段，全球還沒有找到美國REACT計劃中候選永磁材料的制造工藝。

除了制造工藝的難點，新材料從發(fā)明到規(guī)模化生產(chǎn)，仍需要時間。

比如，2022年年底，美國愛荷華州立大學(xué)艾姆斯實驗室的夏薇儀和東京大學(xué)固體物理研究所櫻井正弘等人，就在PANS發(fā)表文章，證明了他們的機器學(xué)習(xí)（ML）指導(dǎo)框架能夠在幾天內(nèi)，完成無稀土磁性化合物Fe3CoB2的計算發(fā)現(xiàn)和實驗合成，而該材料適用于無稀土永磁應(yīng)用。

“盡管如此，即使找到替代釹鐵硼的新型永磁材料，要將其投入規(guī)模化生產(chǎn)，樂觀地說至少5年以上?！睆埫髡劦剑?dāng)下稀土永磁電機的核心材料釹鐵硼，早在1983年就已經(jīng)發(fā)明，但規(guī)?；a(chǎn)也等到了2000年以后。

“現(xiàn)階段沒有這樣的技術(shù)基礎(chǔ)?！蔽恼劦?，2022年，鐠釹金屬（釹鐵硼原材料之一）漲到130多萬/噸，大家還在用，說明現(xiàn)階段沒有可以完全替代釹鐵硼永磁的材料。

三、稀土永磁貴不貴？

馬斯克為何如此“著急”去宣告自己的“去稀土計劃”？

對此，人們猜想馬斯克執(zhí)著于“去稀土”，在于成本考量。公開資料顯示，電動車采用的稀土永磁電機，運用到的稀土材料釹鐵硼，一般能占到永磁電機成本的50%。

“一臺常見的100多kWh的新能源電車，其永磁電機大致消耗1公斤到3公斤的釹鐵硼”，羅建表示。

除了電動車的主要驅(qū)動電機，電動車還會裝配幾十臺微電機，主要應(yīng)用于汽車的發(fā)動機、底盤、車身部位及附件中。根據(jù)汽車行業(yè)估算，每輛經(jīng)濟型汽車需配備20臺以上小電機，轎車至少需60臺以上小電機，豪華型轎車需近百臺小電機。

《能量場》查閱相關(guān)資料得知，如果按照行業(yè)平均數(shù)據(jù)而言，純電動汽車的電池、電機、電控占整車成本之比分別為37%、7%、6%。稀土永磁同步電機，主要由永磁體、定子鐵芯、殼體、轉(zhuǎn)子和定子繞組等組成，分別占電機45%、17%、13%、7%和6%的成本。

照此推算，電車的永磁體材料約占整車成本的3.2%，并非電動車最大的成本。如果按整車15萬元價格計算，一臺電車的永磁體成本約4800元，按釹鐵硼平均價格450元/kg計算，整車將用大約10～11kg釹鐵硼。

“特斯拉的永磁電機不使用稀土材料，主要基于產(chǎn)業(yè)鏈可控考慮，成本考慮次之?！睆埫鞅硎?，電動汽車的最大成本是動力電池，其中正極材料約占整車成本16.7%，而稀土永磁體僅占整車成本約3%。

如果僅從成本方面考量，電動汽車要降成本，主要對象不是去除稀土永磁體。

四、“馬斯克追求的正確”

一沒有公布技術(shù)路線，二沒有公布可替換的新材料，三沒有公布計劃的準確時間——當(dāng)技術(shù)、材料、成本都無法得出一個合理的解釋，馬斯克究竟打的什么小算盤？

“他對投資者要有交代。”羅建對《能量場》表示，國外的投資者，對近年來稀土價格的劇烈波動，以及供應(yīng)鏈是否可持續(xù)性，是有擔(dān)憂的。

“美國電動汽車制造十分擔(dān)憂過分依賴中國?！睆埫鞅硎?，目前美國電動汽車制造對中國的動力電池（中國精練了全球80%的原材料，擁有77%的電池產(chǎn)能，制造了60%的電池組件）和稀土永磁材料（尤其釹鐵硼材料，中國銷量占全球90%以上）依賴度非常高：“此前，美國特朗普政府計劃擺脫對中國的依賴已成為了美國的‘正確’”

實際上，特朗普政府在2021年8月宣布啟動了一項計劃，到2030年使美國一半的新車實現(xiàn)電動化。為吸引投資者，馬斯克此次提出了這些大膽的計劃，與他以前的投資宣傳手法如出一轍。

張明談到，馬斯克雄心勃勃地宣布到2030年，要每年生產(chǎn)2000萬輛電動汽車，屆時，如果馬斯克還用稀土永磁電機，2000萬輛電動汽車將至少需要10萬噸的稀土永磁：“如此大的需求量，到時候不可能美國化，這將對美國投資產(chǎn)生多大的影響？所以，馬斯克獨出心裁，給美國政府和投資者一個似是而非的新方向?！?/p>

數(shù)據(jù)顯示，我國是高性能釹鐵硼永磁材料的第生產(chǎn)國，2022年，我國稀土永磁累計注冊企業(yè)達到19家。而隨著近年來國內(nèi)公司技術(shù)的進步與向高端產(chǎn)品轉(zhuǎn)型的政策鼓勵，我國高性能釹鐵硼磁材產(chǎn)量激增，目前已經(jīng)占據(jù)世界產(chǎn)量比例接近70%。

海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，2013年以來我國稀土永磁體出口量持續(xù)增長，2022年我國稀土永磁體出口達53288噸，同比增長8.6%，創(chuàng)歷史新高。

中國稀土永磁體產(chǎn)量的激增，也意味著包含特斯拉在內(nèi)的眾多外國車企，對中國稀土永磁的依賴越來越重。為了擺脫這樣的依賴，各國車企早已在行動。

比如，日本和歐洲的科技機構(gòu)、公司和車企正在嘗試開發(fā)非稀土，或少用稀土的永磁同步電機。而近十年來，各國都在該技術(shù)領(lǐng)域進行了密集的研發(fā)，無稀土永磁材料的研發(fā)成了各國攻克的重點。

五、“別國走他們的路，我們理性審視”

永磁電機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。實際上，包括航天、機械、電子、激光、陶瓷、合金制造等眾多領(lǐng)域，覆蓋我國經(jīng)濟民生的各行各業(yè)，對稀土材料都有著旺盛且持續(xù)增長的需求。

然而，馬斯克的一席話，卻在一定程度上，對我國的釹鐵硼市場，乃至整個稀土行業(yè)都帶來了沖擊。

就馬斯克的去稀土化的“猜想”，《能量場》也咨詢了比亞迪公司。比亞迪方面表示，目前公司主驅(qū)電機均為永磁同步電機，扭矩密度和功率密度大，工況效率高，已實現(xiàn)平臺化，產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)下，比亞迪主驅(qū)為永磁同步電機，輔驅(qū)為異步電機的技術(shù)路線不會改變。

而面對馬斯克“去稀土化”，究竟如何看待？

張明對《能量場》談到，我們國家稀土永磁材料（釹鐵硼）產(chǎn)業(yè)，具備著其它國家不具有的先天優(yōu)勢，不管從礦物開采、金屬提煉、稀土合金、稀土永磁材料、到電動汽車，全產(chǎn)業(yè)鏈完整，具有規(guī)?；б鎯?yōu)勢，人才培養(yǎng)和儲備全球第一。

而為了適應(yīng)低成本需求，諸如晶界擴散技術(shù)和鑭鈰雙合金稀土永磁材料技術(shù)，現(xiàn)在都得到了大規(guī)模應(yīng)用，并在國家科技部專項支持下不斷提升稀土永磁材料技術(shù)：“我們國家要有產(chǎn)業(yè)自信，別國走他們的路，我們理性審視！”

羅建也告訴《能量場》，除了技術(shù)層面分析，我們還應(yīng)該看到洋人不用稀土可能有他的立場。我們國家不用跟風(fēng)，在發(fā)展釹鐵硼的這些事情上，一定要站穩(wěn)立場。

他說，“當(dāng)然，如果特斯拉真的降了成本，或者有技術(shù)突破，這個是值得學(xué)習(xí)的。僅僅是因為擔(dān)心稀土的供應(yīng)的問題，那沒有必要。”