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无稀土电机将成主流?采埃孚、特斯拉、马勒……多家知名企业无稀土电机面世

发布时间:2023年9月6日 | 文章来源: 旺材电机与电控 | 浏览次数:539 | 访问原文

近日,采埃孚开发出一款无需磁性材料的驱动电机——采埃孚内转子式感应励磁同步电机(I2SM)。

创新之处

与现有的所谓他励电动机的无磁概念不同,采埃孚的“I2SM”(转子内感应励磁同步电动机)通过转子轴内的感应励磁器传输磁场能量。据采埃孚称,这使得该电动机“独特紧凑,具有最高的功率和扭矩密度”。

采埃孚集团首席执行官柯皓哲博士(Dr. Holger Klein)表示:“采埃孚在这款零稀土无磁电机上实现了再创新。在此基础上,我们正在不断改进电驱产品的组合,创造更具持续性、更高效和更节约资源的出行方式。采埃孚所有新产品均遵循此指导原则。”与传统单独励磁同步电机系统相比,感应励磁机可将传输到转子的能量损耗减少15%。此外,由于无需磁体(包括稀土材料),电机原材料生产过程中的二氧化碳排放得以显著减少。

无稀土电机已成趋势

众所周知,目前电动汽车上使用最多的便是技术成熟的永磁同步电机,但永磁同步电机有一个大的缺点——它需要用到珍贵的稀土材料

据统计,全球稀土资源总储量约为1.2亿吨,主要分布在中国、越南、巴西、俄罗斯等国,四国合计储量占全球总储量的86.4%,其中中国储量4400万吨,越南、巴西、俄罗斯储量均超过2000万吨。且使用稀土永磁材料,电机效率可以达到97%,不用稀土可以到93%,但是成本可以减少10%,整体还是划算的。因此为了降低对稀土的依赖,同时确保电机性能。除了开发无稀土电机的特斯拉以外,全球很多汽车品牌也都在开发不含稀土的电机。

最近,德国汽车零部件企业马勒(Mahle)开发了一套新的电机技术组合,汇集了其标杆产品SCT(超高持续扭矩)电机与MCT(无磁非接触式动力传输)电机的优势。基于此而打造的“完美电机”集持久高峰值功率、无接触因而无磨损动力传输、无需稀土以及最大化效率等优势于一体。

英国公司YASA的电机使用由钕铁硼制成的永久磁铁,铁硼是稀土元素。然而,YASA声称,由于其有效利用磁通量及其分段电枢设计,其电机使用的稀土材料比其他永磁电机少80%。YASA还表示,其电机是可回收的,在使用寿命结束时可以回收高达95%的稀土材料。

雷诺、Valeo和西门子开发了EESM(electrically excited synchronous motor)。原本应该有磁铁的转子位置用铜代替,驱动电机的方式。今后计划用于雷诺的多种电动汽车。

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小结

近十年来,各国都在该技术领域进行了密集的研发,创造了专利申请的高峰,而无稀土永磁材料的成分组成也成为了兵家必争之地。

我们也能看到,这几年中国在新能源领域不断有大动作,通过政策支持、市场引进、企业扶持等方式推动其发展。2022年,国家重点研发计划《新能源汽车专题报告》提出,要研究高效无稀土驱动电机,加快研发超高效无稀土电机。这意味着,无稀土电机已经进入了国家重要技术战略储备,成为工业制品装备内的“新蓝海”,在资源转型之路上成为新的驱动力。