一种新型纯电动汽车电机曝光
一种新型纯电动汽车电机曝光
随着全球“碳中和”的计划，未来的汽车必将是混动与电动占主导地位；各个国家也在发力研究新的高效电池与电动机。一般来讲，混合动力汽车每辆要消耗稀土4-6kg，纯电动汽车仅驱动马达都需要消耗稀土约为5-10kg。如果纯电动汽车使用的是含稀土的高品质锂电池，那么这一数字还要高。
目前德国汽车零部件公司马勒，开发出高效率的EV用电动机，预计不会出现稀土供需压力。
与内燃机不一样，电动机的基本结构和工作原理出奇地简单，这也是我国汽车工业寄予希望的弯道超车的原因之一。
电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。电动机是把电能转换成机械能的一种设备，它是利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。电动机使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固。
当然，纯电动汽车里的电动机，要复杂得多，但是基本原理是一样的。
电动机中所需要的传递力的材料，从电池中导电的材料就是电机内部的铜线圈。而形成磁场的材料正是磁铁。这也是构成电动机的两个最基本材料。
1980年以前，电动机中使用的磁铁主要是铁制的永磁体，但问题是磁场的强度是有限的。打个比方，如果将电机的尺寸缩小到今天插入智能手机的程度，则无法获得所需的磁力。
然而，在 1980 年后，出现了一种新的永磁体，叫做“钕磁铁”。钕磁铁的强度大约是传统磁铁的两倍。因此，它被用于比智能手机更小、功能更强大的耳机和头戴式耳机中。除此之外，生活中一些扬声器，电磁炉，手机中，都包含有“钕磁铁”。
而今天电动汽车能够如此迅速地启动的原因是由于“钕磁铁”可以显着改善电机的尺寸或输出。然而，在进入21世纪之后，又出现了一个新问题，这是因为钕磁铁中使用了稀土。而稀土资源大部分都在中国，根据统计，世界上大约97%的稀土磁铁原材料是由中国供应的，目前这种资源已经被严格的限制出口。
一方面，中国钕元素的多，也只是相对其他国家而言的“多”，对于未来市场的需求，可能只能做到自给自足。如果未来新能源汽车产量达到2000万，则至少需要10万吨钕的支持，2018年开始，中国将包含钕在内的所有稀土总量的产量上限定在了4.5万吨，因此，稀土半成品、成品等远远供不应求。所以，新能源汽车的产能不足也是正常的。
另一方面，新能源汽车或许很环保，但稀土的开采却要承担巨大的环境污染。业内人士指出，稀土并非只有中国有，而是只有中国愿意开采。其他国家都不愿意以污染环境为代价开采稀土，只有中国在为了经济利益开采稀土。另外，从这件事也可以看得出，纯电动汽车与环境保护并不能划等号，它仅仅是减少了汽车排气的污染，但却在制造过程中加大了污染。
在开发出钕磁铁之后，科学家们试图开发出更小、更强大、甚至更便宜的磁铁，但都失败了。由于主要供应国限制了各种稀有金属和稀土的产量，很多分析家认为暂时电动汽车的价格不会像预期的那样下降。
若想通过普及风力涡轮机和电动汽车来进行产业升级，未来25年的钕产量必须增加700%，镝产量必须增加2600%，而现在的产量每年只能增加6%。
举例说明，以特斯拉为首的新能源汽车所采用的“永磁技术”，对钕的依赖就像人类离不开氧气一般。2017年，全球对钕的需求就达到了31700吨，远超供应的3300吨，2018年的需求则攀升至34200吨，2019年则达到38800吨，2020年光是国内需求就达到了45000吨，全球需求约10万吨；这意味着钕需求的赤字将被不断拉大。
过高的原物料价格已经成为电动车推广的阻力，对此已经有许多车厂直接入股矿商或是与产地签署供应协定，如宝马与刚果民主共和国签署新的采矿合约，以确保其电池供应链的可持续发展，又如丰田入主澳洲锂矿商，以及特斯拉与智利矿商SQM签署合作协议。除此之外，汽车制造商也正积极发展新的电池技术及材料科学，避开可能遭受垄断及操控市场价格的情况。
然而，最近，德国汽车技术和零部件开发公司“马勒”成功开发出一种完全不含稀土元素的新型电机。开发的电机根本不包含磁铁。
这种电机方法就是“感应电机”，它通过使电流流过定子而不是电流可以流过的磁铁来产生磁场。此时转子受磁场作用时，会感应出电动势能，两者相互作用产生旋转力。
简单地说，如果通过用永磁铁包裹电机来永久产生磁场，那么这种方法就是用电磁铁代替永磁体。这种方法有很多优点，操作原理简单，非常耐用。最重要的是，发热效率几乎没有降低，钕磁铁的缺点之一是在产生高热量时其性能会下降。
但是它也有缺点，由于电流继续在定子和转子之间流动，因此发热很严重。当然，可以充分利用收集产生的热量并将其用作车内加热器。除此之外，还有几个缺点。但马勒公司宣布他成功开发了一种无磁电机，弥补了感应电机的缺点。
马勒公司在其新开发的无磁电机中拥有两大优势。一是不受稀土供需不稳定性影响。如上所述，目前用于永磁铁的稀土金属大部分由中国供应，但无磁电机则不受稀土供应压力的影响。另外，因为不使用稀土材料，所以可以以较低的价格供应。
另一个是它显示出非常好的效率，现在的电动汽车中常用的电机的效率约为 70-95%。换句话说，如果您提供 100% 的电源，则最多可以提供 95% 的输出。但是，在这个过程中，由于铁损等损耗因素，输出损耗是不可避免的。
然而，据说在大多数情况下，马勒的效率超过 95%，在某些情况下高达 96%。虽然具体数字还没有公布，但预计续航里程相比前代车型会略有增加。
最后，马勒公司开发的无磁电机不仅可以用于普通乘用电动车，还可以通过放大用于商用车。马勒公司表示已开始量产研究，一旦新电机的开发完成，将能够提供更稳定、成本更低、效率更高的电机。
如果这项技术完成，也许马勒的先进电机技术可以成为更好的电动汽车技术的新起点。
题外话：新能源汽车电动机分类
内转子电机
内转子电机是转子电机主轴一起转，电机机座固定，用外壳做定子，内部和主轴做转子。
外转子电机
外转子电机是转子随着电机外壳一起旋转，电机主轴固定，外壳做转子，内部和主轴做定子。
内转子一般极数少，转速高，转矩小；外转子一般极数多，转速低，转矩大。在转子重量相同情况下，内部转的没有外面转的转动惯量大，所以里面转的kv高，力矩低；外转转动惯量大，从而提高了在不稳定负载下电动机的效率和输出功率。内转电机的扭力小，转速高，一般用交通工具模型（如车模、船模），而外转子的电机散热较好。
盘式电机
又叫碟式电机，具有体积小、重量轻、效率高的特点，一般电机的转子和定子是里外套着装的，盘式电机为了薄，定子在平的基板上，转子是盖在定子上的，一般定子是线圈，转子是永磁体或粘有永磁体的圆盘。
除了效率高和体积小外，盘式电机的独特结构使得其还具有很多普通电机无法比拟的优点。比如线圈和定子间的间隙小，其相互感应也效应很小。无刷的结构使得盘式电机的应用更为灵活，包括要求电机大孔径穿孔的情况都能使用。双轴空气间隙结构能够使盘式电机产生自然的泵吸作用，可谓是盘式电机自带的“内置冷却装置”。
盘式电机在我们的生活中的应用十分广泛，绝大多数普通电机不适用或者难以满足的场合都能见到盘式电机的身影。例如新型的电动汽车、混合动力汽车以及水下推进器等对发动机重量和体积要求较高的交通工具都会使用盘式电机作为驱动。
四川 李运西