特斯拉此次所引起关注的并不是“以后电动车都不用稀土”,而是它证明了这样一件事,即在特定车型、特定工况下,电机可以换一种解法。
但是距离稀土失去价值还有一段路要走。
马斯克宣布Cybercab搭载的驱动电机不使用稀土金属,并且还要保证续航表现。该消息引起关注的原因是新能源汽车常用的高性能永磁电机一般会用到钕铁硼磁体,而钕、镝、铽等元素就是其中的重要材料。
看起来像是把电动车产业的一块“必选题”删掉了。
但就拆解而言,特斯拉并没有创造一种神奇的材料,而是通过改变电机结构、磁路设计和控制策略来弥补铁氧体磁体的不足之处。
按照目前公布的有关数据来看,这套驱动单元体积缩小了18%,重量减轻了25%,额定功率达到163kW左右,能耗为每百公里约165瓦时左右,即约为 10.2度电/百公里。生产线占地也相应地减少了一部分,在制造节拍上是每台驱动单元用时大约 10秒 。单台驱动单元的成本预计可以降低到原来的90%以下。
这些数字加在一起,价值也不只是少用一种材料而已。
就车企来说,少一道供应链环节,就等于增加了成本、采购和产能安排的选择。面向城市出行的车型电机不需要长时间拖拽重载或者频繁应对极端爬坡,在设计上更注重于效率、平顺和低成本。
它是双座的城市无人出租车,并且主要服务固定区域内的短途出行。车辆的动力系统要求同大型SUV、电动皮卡、重卡等完全不同,不能用一个考卷来衡量。
这正是Cybercab适合尝试这条路线的原因。
城市接驳车最看重的是是否可以稳定地运行,是否方便维护,制造成本能不能降低;
而一辆大型SUV还要考虑满载、高速、长坡、高温低温等复杂工况。载荷变化之后散热压力也相应改变,在此条件下电机对于持续扭矩和耐久性需求也会随之调整。
因此Cybercab的成功不能简单地翻译成“所有的电动车都可以照搬过来”。
它更像是对特定场景的一种工程优化。
铁氧体磁体有成本低、来源广的优点,但是它的磁性能不如高性能稀土磁材。为了得到足够的输出,电机就必须在结构设计和工作转速上做文章。
特斯拉采用Halbach阵列的方式使磁力尽可能地集中到有效区域内;
又使用发卡式定子将槽满率由原来的约40%提高到了现在的约70%,即是在有限的空间中装入更多的有效导体;转子转速大于15000r/min,依靠较高的转速来补偿部分磁性能的不足。
简而言之,不是材料单方面赢了,而是系统工程把各个部分都推到了更高的效率。参数表缺少了一种材料,并不意味着整车的技术难度降低了。
从2023年投资者日提出下一代永磁电机不使用稀土到Cybercab相关方案落地,期间经过了较长的研发周期。
这也说明所谓的零稀土并不是按下按钮就可以实现的,而是需要电磁设计、制造工艺、热管理以及控制系统的协同配合。
看到一款车不用稀土,就以为今后所有电动车都会放弃稀土电机;看到特斯拉做出了新方案,又以为传统高性能永磁电机马上会被替代。实际上汽车工程从来不是“一种技术通吃所有场景”。
城市小车、家用轿车、大型SUV、皮卡和商用车的需求是不同的。越是强调高功率密度、持续输出和极端环境适应性的产品,就越需要综合权衡电机体积、效率、温升、重量和可靠性。
真正的答案,不是“稀土有没有用”,而是“这台车有没有必要用”。
买车别只看某个材料被取消了,更要看整套系统是否匹配自己的使用场景。
再看中国稀土产业,也不能只盯着“矿产量”这一个数字。稀土从矿石变成高性能磁体,要经过分离、提纯、冶炼、合金制造和磁体加工等多个环节。能不能把资源稳定地转化成性能一致、适合量产的工业材料,才是产业能力的核心。
公开数据显示,2024年中国占全球磁稀土矿产量的60%以上,在精炼环节占比约91%,高性能永磁体制造也具有较高集中度。镝、铽等重稀土用量不一定大,却能帮助磁体提升高温工作能力,在新能源汽车、人形机器人、工业伺服、精密机床和航空航天等领域仍有重要价值。
因此,一款Cybercab使用无稀土电机,并不能说明中国稀土产业的价值就没了。
它更像是一种提示,资源优势不能只停留在“有多少”,还要向材料性能、制造工艺以及下游应用等延伸。未来的竞争也不只是谁掌握矿源的问题,更是谁可以做出更稳定、更高效、更适合设备的材料和部件。
稀土的价值从来不是矿山里的储量,而是从矿石到终端产品的整条产业链。
特斯拉这次给行业带来的启发也很清楚,当材料受到成本或者供应链的约束的时候,工程设计可以打开新的空间;
但是工程创新并不能使所有的材料都失去其价值。
消费者对于Cybercab方案的关注点在于它能否为其他车企带来启示,并不是它的所有内容都值得去解读。它会促使更多的汽车制造商开始探索低稀土甚至无稀土电机的设计思路,也可能会促成不同的电机设计路线相互交织的局面。但是最终决定一个技术是否可以大规模应用的,就是效率、耐久性、成本以及制造难度和实际使用体验。城市无人出租车选择不能代替所有的电动车做出决定。
假如将来无稀土电机更多的被用于城市小车当中,而高性能稀土电机继续服务于SUV、机器人和工业装备方面的话,你又认为哪条道路会更受青睐呢?