稀土，顧名思義的話，不過(guò)是稀有的土，實(shí)際上它是一種稀有的金屬元素，是元素周期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱。這種材料在當(dāng)今時(shí)代應(yīng)用范圍極廣，石油、化工、冶金、紡織、陶瓷、玻璃、永磁材料都能看到它們的身影，有著“工業(yè)維生素”的稱號(hào)。

而在汽車行業(yè)，稀土所扮演最關(guān)鍵的角色，便是作為永磁材料。用在什么地方呢？就是當(dāng)今豐田、本田所擅長(zhǎng)的混動(dòng)車中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以及其它車企的插混、純電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)。永磁鐵是這些汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)中必不可少的部件，而稀土則是制作永磁鐵必不可少的材料。

永磁同步電動(dòng)機(jī)

實(shí)際上，稀土的重要作用并不僅僅體現(xiàn)在民用產(chǎn)品，很多高精尖的軍事武器如果離開(kāi)了稀土，都會(huì)失去作用。戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射的激光制導(dǎo)炸彈、軍艦發(fā)射的巡航導(dǎo)彈以及美國(guó)最先進(jìn)的隱形戰(zhàn)機(jī)，都大量使用了從中國(guó)進(jìn)口的稀土材料。

幸運(yùn)的是，如此重要的稀土，在我們國(guó)土上有著龐大的儲(chǔ)量，當(dāng)今全球稀土總產(chǎn)量中，中國(guó)占的比重高達(dá)80%以上（一說(shuō)90%以上）。科技發(fā)達(dá)的國(guó)家，不管是日本、美國(guó)還是歐洲，都是中國(guó)稀土資源的大客戶。

釣島危機(jī)后鏑（紅線）與釹（灰線）的價(jià)格趨勢(shì)

正如中東國(guó)家曾發(fā)起三次石油危機(jī)一樣，稀土在中國(guó)手中也是一個(gè)非常有力的武器，而我們第一次認(rèn)真使用這項(xiàng)武器，便是在2010年的釣魚(yú)島危機(jī)之后。2010至2011年期間，中國(guó)的稀土出口配額削減了七成以上，同時(shí)稀土的價(jià)格也飆升了數(shù)倍以上，讓豐田、本田、日產(chǎn)等依賴稀土的車企產(chǎn)生了巨大的危機(jī)。

釣魚(yú)島風(fēng)波逐漸平息之后，中國(guó)的稀土出口量逐漸恢復(fù)，價(jià)格也慢慢回落到接近危機(jī)前的水平，但這件事情讓日本車企及相關(guān)的其它產(chǎn)業(yè)意識(shí)到，過(guò)于依賴中國(guó)的稀土是有風(fēng)險(xiǎn)的。正是從那時(shí)開(kāi)始，這些日本車企都下定決心，尋找不再依賴稀土的新技術(shù)。

從這段聲明可以看出，本田是同供應(yīng)商大同特殊鋼一同研發(fā)的新電機(jī)技術(shù)，技術(shù)核心是在保證耐熱性、強(qiáng)磁性及扭矩輸出的前提下，通過(guò)釹磁鐵擺脫了對(duì)重稀土的依賴。這里我們首先要注意到“重稀土”的描述，釹本身也是稀土元素，但和傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)中采用的

鏑（dí）和鋱（tè）不同，釹屬于輕稀土，而后兩者屬于重稀土。

既然都是稀土，本田依然依靠釹，豈不還要看中國(guó)政府的臉色？并非如此。中國(guó)雖然在稀土產(chǎn)出中占比很大，但澳大利亞、巴西、印度、斯里蘭卡也都是稀土出口國(guó)，釹這種輕稀土材料可以比較輕松地在這些國(guó)家獲取。也就是說(shuō)，如果本田的釹磁鐵確實(shí)能夠在成本與性能上媲美傳統(tǒng)磁鐵，其將來(lái)在混動(dòng)車方面確實(shí)可以大大減輕對(duì)中國(guó)的依賴。

不過(guò)，這里要注意的是，本田的釹磁鐵技術(shù)是準(zhǔn)備用在混動(dòng)車型中，首款搭載的將是今年秋季上市的新一代Freed混動(dòng)版。這款車與飛度共平臺(tái)，搭載本田的i-DCD混動(dòng)系統(tǒng)，未來(lái)其它本田的混動(dòng)車型也將陸續(xù)換裝新的釹磁鐵電機(jī)。

繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)，是另一種無(wú)需稀土的方案，這種電機(jī)中，交流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)被作用在定子電機(jī)繞組上（這點(diǎn)同感應(yīng)式電機(jī)和永磁式電機(jī)相同）。銅繞組代替了轉(zhuǎn)子中的永磁鐵，通過(guò)定子部位的繞組線圈中的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，這樣一來(lái)，就需要一個(gè)裝置來(lái)將定子與轉(zhuǎn)子之間連通起來(lái)，這個(gè)裝置就是集電環(huán)。集電環(huán)是一個(gè)導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)的環(huán)，上面安裝了靜止不動(dòng)的碳刷，用來(lái)提供導(dǎo)電通路。

不過(guò)，這個(gè)裝置缺點(diǎn)是，當(dāng)碳刷隨著時(shí)間的不斷損耗，集電環(huán)的可靠性也受到影響。碳刷的損耗會(huì)在電機(jī)中產(chǎn)生積碳，并導(dǎo)致出現(xiàn)電路故障。解決這個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)目前一些智能手機(jī)的無(wú)線充電類似的電傳輸系統(tǒng)，但這種技術(shù)目前尚未成熟，且效率可能并不高。目前雷諾通過(guò)與德國(guó)大陸集團(tuán)的合作，在Fluence及Zoe等車型中采用了這種繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，是利用所謂的磁阻來(lái)產(chǎn)生扭矩的原理。由于磁通量有著沿最小磁阻通過(guò)的性質(zhì):“磁通總是沿著磁導(dǎo)最小的路徑閉合，從而產(chǎn)生磁拉力，進(jìn)而形成磁阻性質(zhì)的電磁扭矩”，同時(shí)“磁力線具有力圖縮短磁通路徑以減小磁阻和增大磁導(dǎo)的本性”，因此會(huì)產(chǎn)生磁阻扭矩。

這種方案被證實(shí)有著很低的成本以及很強(qiáng)的扭矩密度，其性能同當(dāng)前現(xiàn)有的稀土磁電機(jī)非常接近。不過(guò)它的問(wèn)題是容易產(chǎn)生很強(qiáng)的扭矩波動(dòng)，和其它電動(dòng)機(jī)相比也有著更高的噪聲，對(duì)于電動(dòng)汽車而言目前并不適用。但通過(guò)優(yōu)化控制系統(tǒng)與電機(jī)的設(shè)計(jì)，將來(lái)這些負(fù)面因素可能得到減輕。

其它車企的努力方向則是盡量減少對(duì)于稀土的應(yīng)用，這方面投入實(shí)用的一個(gè)例子是寶馬的i3電動(dòng)車。這款車搭載的電機(jī)為混合式電動(dòng)機(jī)（hybrid motor），原理是在凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中加入少量的磁材料，并采用高凸極轉(zhuǎn)子拓?fù)洌瑥亩ㄟ^(guò)大約1千克的磁鐵實(shí)現(xiàn)了250 N·m的扭矩和125kW的功率。

哪種技術(shù)會(huì)成為主流？

那么，看到這里大家都會(huì)問(wèn)，以上幾種無(wú)需稀土或減少稀土應(yīng)用的技術(shù)方案中，誰(shuí)才有可能成為主流呢？其實(shí)，這個(gè)問(wèn)題本身可能就是有問(wèn)題的，就像當(dāng)前的燃油動(dòng)力系統(tǒng)中，汽油、柴油、渦輪增壓、自然吸氣都長(zhǎng)期共存，雖然不同的方案有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，但每個(gè)方案可能都有著足夠的生存空間。

基于鐵氧體磁鐵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)

在上述幾種電動(dòng)機(jī)方案中，鐵氧體磁鐵及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的成本最低，但廠商需要注意的是，盡量避免電力電子轉(zhuǎn)換器及電池等系統(tǒng)部件中的額外成本，且兩項(xiàng)技術(shù)目前都沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證。每項(xiàng)技術(shù)都有著自己的優(yōu)缺點(diǎn)，但它們也都有投入大規(guī)模實(shí)用的潛力。

稀土磁鐵在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間預(yù)計(jì)還會(huì)扮演非常重要的角色，特別是在電動(dòng)汽車中，每個(gè)車輪都需要安裝一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)，這就對(duì)扭矩密度提出了非常高的要求。

釹鐵硼磁鐵與驅(qū)動(dòng)電機(jī)

當(dāng)前基于釹鐵硼的稀土磁鐵依然是電動(dòng)與混動(dòng)車最廣泛使用的技術(shù)，其極高的扭矩密度使得電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)較小的體積與重量，同時(shí)提供很高的效率。盡管如此，鑒于稀土的成本以及供應(yīng)的不確定性，人們一定會(huì)努力探索其它解決方案。

雷諾與特斯拉已經(jīng)分別應(yīng)用了繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)和感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，均擺脫了稀土磁鐵。而磁阻電機(jī)與鐵氧體技術(shù)將來(lái)有可能實(shí)現(xiàn)更高性能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

短期來(lái)看，確實(shí)如此。但我們也要明白，在上世紀(jì)90年代以前的數(shù)十年中，全球最大的稀土產(chǎn)出國(guó)不是中國(guó)，而是美國(guó)，中國(guó)大規(guī)模開(kāi)始開(kāi)采稀土，是在上世紀(jì)80年代末、90年代初才開(kāi)始的。

也就是說(shuō)，其它國(guó)家（特別是美國(guó)）并非沒(méi)有稀土資源，只是因?yàn)榉N種原因（環(huán)保、成本、戰(zhàn)略安全等）逐漸停止了開(kāi)采。當(dāng)市場(chǎng)需求足夠強(qiáng)時(shí)，中國(guó)的稀土資源并非獨(dú)一份。

稀土開(kāi)采“后遺癥”，目前來(lái)看，基于稀土的永磁鐵電機(jī)雖然是最好的方案，但它本身并不完美，缺點(diǎn)包括原材料成本高、有一定的環(huán)境污染且在使用時(shí)有噪音大等缺點(diǎn)。而國(guó)外車企正努力研發(fā)的其它方案，雖然有的并不成熟、有的局限性高，但目前也都取得了可觀的進(jìn)展，特斯拉的感應(yīng)式電機(jī)以及本田新公布的釹磁鐵電機(jī)就是例子。

所以，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，本土車企如果繼續(xù)依賴基于稀土的永磁鐵電機(jī)，將來(lái)同國(guó)外車企在新能源汽車時(shí)代的技術(shù)差距可能越來(lái)越大。而目前我們?cè)谶@些比較新的技術(shù)研發(fā)中，已經(jīng)被甩在了后面。

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