特斯拉刚刚放出话来：他们造的电动车上配置的下一代永磁电机将完全不使用稀土材料！特斯拉宣传语：完全不再使用稀土永磁体。大家都知道中国是世界上最大的稀土国，稀土永磁电动机又在永磁电机重独占鳌头，特斯拉这次的决定是不再想被中国”卡脖子“了吗？

这是真的吗？要知道事实上，在2018年，世界上93%的电动汽车都配备了由稀土制成的永磁电机驱动的动力系统。在 2020年，占全球77% 的电动汽车市场使用永磁电机。电动汽车行业观察者认为：随着中国成为最大的电动汽车市场之一，中国又在很大程度上控制了稀土供应，所以中国不太可能从永磁机转向。但是特斯拉是什么情况，又是怎么考虑的呢？

2018年，特斯拉在Model 3首次使用嵌入式永磁同步电机，同时在前轴上保留了感应电机。目前，特斯拉在其 Model S 和 X两种型号的电动车上同时使用了两种电机，一种是稀土永磁电机，一种是感应电机。感应电机可以提供更多动力，而带有永磁体的感应电机效率更高，可以将行驶里程提高10%。

永磁电动机的由来

说到这，就不得不提提稀土永磁电动机是怎么来的。大家都知道磁生电、电生磁，电动机的产生离不开磁场，由此出现了励磁和永磁两种提供磁场的方式。

直流电机、同步电机及许多微型特种电机，都需要一个直流磁场，传统方法是利用具有铁心的通电线圈（称为磁极）来获得磁场，但是这个方法最大的缺点是电流在线圈电阻中有能量损耗（产热），从而降低了电机效率，增加了运行成本。

这时人们就想到——假如有一个永久的磁场存在，不再用电生磁，那么电机的经济指标不就提高了吗。于是在20世纪80年代前后就出现了多种永磁材料，它们随之被应用到了电机之中，成就了永磁体电动机。

永磁电机为什么叫永磁？

永磁电机与普通电机主要在转子结构上有区别，永磁电机转子上面有永磁体，转子自身产生磁场，减少损耗，从而提高效率。永磁体是通过稀土永磁材料精加工提炼出来的，每台永磁电机所使用的永磁体成本占电机成本的20-30%之间。

电机行业作为应用最广泛的电气设备,是中国制造业的重要组成部分。而且我国是世界上最大的稀土国，永磁电机的研发得到高速的发展，研发经验逐渐成熟，发展潜力巨大，对于国防、工农业来说具有重要的理论意义和使用价值。

目前公司永磁电机的研发水平得到国际水平，永磁电机具有体积小、重量轻、电流小、起动能力强、效率高、功率因数高，运行可靠的特点。公司的永磁电机在行业内得到大力推广和广泛应用，应用领域主要在石油石化、航空航天、冶金煤炭、食品药品等行业。

为什么要选择永磁电机，它比普通电机好在哪里？

永磁变频电机与普通电机（或者说普通三相异步电动机）相比，不存在电励磁和相应的损耗，永磁转子不发热，电负荷可以选得很高，因而体积小、功率密度高。

随着新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁电机性能得以进一步提升，优势如下：

1、高效节能。因励磁磁场由永磁体提供，永磁转子不需要励磁，效率可高达90%以上。永磁电机与异步电机相比，高效率运行转速范围宽，节能显著。尤其在低转速运行时，优势更加明显。

2、温升低。转子无电励磁意味着无损耗发热，因此，永磁电机一般温升很低。

3、起动性能好。由于永磁电机正常工作时转子绕组不起作用，因而在设计时可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求，例如从1.8倍上升到2.5倍，甚至更大。

4、功率因数高。对电网运行的影响在于异步电机要从电网中吸收大量的无功电流，造成电网输变电系统有大量无功电流，进而使电网的品质因数下降，加重输变电设备及发电设备的负荷。同时，无功电流在电网即输变电系统中均要消耗部分电能，造成电力电网运行效率低下，再与异步电机效率低、从电网多吸收电能的情况叠加，电能量损失加剧，电网负荷愈发加重了。永磁电机转子无电励磁、功率因数高的独特优势，有助于提高电网的品质因数或使电网中不再需安装补偿器。功率因数提高还可以增加变压器的利用率。

5、功率密度高。由于使用了高性能的永磁材料提供磁场，使得永磁电机的气隙磁场较普通电机大大增强，而永磁电机的体积和重量较普通电机则大大缩小，重量轻。电机可以按普通电机及小一到两个机座号尺寸设计及安装，在节能改造升级方面使用非常方便。

稀土永磁电动机独占鳌头

那什么材料可以制造永磁体呢？不少网友以为只有一种材料，其实不然，能产生永久磁场的磁体主要有四种，分别是：陶瓷（铁氧体），铝镍钴（AlNiCo），钐钴（SmCo）和钕铁硼（NdFeB）。包括铽和镝在内的特殊钕磁铁合金已经开发出具有更高居里温度的合金，使它们能够承受高达200°C的更高温度。

在20世纪80年代以前，永磁体材料主要为铁氧体永磁和铝镍钴永磁，但是这类材料的剩磁不是很强，所以产生的磁场相对较弱。不仅如此，这两种永磁体矫顽磁力较低，一旦遇到外部磁场很容易受影响而退磁，也就制约了永磁电机的发展。

再说说稀土磁铁。其实稀土磁铁这种永磁体分为两种：轻稀土和重稀土。全球稀土储量由大约85%的轻稀土和15%的重稀土组成。后者提供适用于许多汽车应用的高温额定磁铁。到了20世纪80年代以后，出现了高性能的稀土永磁材料——钕铁硼永磁体。

这种材料具有更高的剩磁，以及更高的矫顽力和能量产生，但通常比替代品更低的居里温度。用它制成的稀土永磁电机优点颇多，比如效率高、不需要励磁线圈，因而没有励磁能量损耗；相对磁导率与空气机接近，降低了电机电感，提高了功率因数等等。正是因为稀土永磁电机具有更好的功率密度和效率，所以电驱动电机有许多不同的设计，最受欢迎的还是稀土永磁电机。

特斯拉想摆脱对中国稀土的依赖？

大家都知道中国提供了全世界绝大多数的稀土资源，美国近些年也看到了这一点，他们不想在稀土供应上受制于中国，所以拜登上台后尝试增加对稀土供应链的参与，将其作为 2 万亿美元基础设施提案的优先事项之一。

MP Materials于2017年在加利福尼亚州收购了一座以前关闭的矿山，争夺恢复美国稀土供应链，重点是钕和镨，并希望成为成本最低的生产商。莱纳斯公司已获得政府资助，在德克萨斯州建造一家轻稀土加工厂，并在德克萨斯州签订了另一份重稀土分离设施合同。

虽然美国做了那么多努力，但是行业人士认为短期内，特别是在成本方面中国在稀土供应上将保持主导地位，美国根本无法撼动。

也许是特斯拉看到了这一点，他们才考虑使用完全不用稀土的永磁体来做电动机，这是大胆假设，还是口嗨，我们目前还不得而知。如果说特斯拉抛弃永磁电动机，而改回感应电机，这似乎又不是他们的行事风格。

而特斯拉又想用永磁体电机，还完全抛弃稀土永磁体，那么会有两种可能：一是对原有陶瓷（铁氧体）、铝镍钴（AlNiCo）永磁体有了创新成果，二是用其它非稀土的合金材料制作了永磁体还能保持与稀土永磁体同等效果。如果不是这两种，那么特斯拉很可能是在玩概念。

Alliance LLC总裁Da Vukovich曾说“由于稀土磁铁的特性，没有其他磁铁材料可以匹配它们的高强度性能。你不能真正取代稀土磁铁”。

文章来源： 工程师天张，湖南中资永磁电机搅拌，星星科技指导员