特斯拉要抛弃稀土？下一代电机竟然用了这个黑科技！

大家好，我是科技脉搏，今天给大家带来一个关于特斯拉的最新消息。

我们都知道，特斯拉是全球最知名的电动车品牌之一，它的产品以高性能、高效率、高智能而闻名。但是，你们可能不知道的是，特斯拉的电动车也有一个致命的弱点——稀土。

什么是稀土？

简单来说，就是一些在地壳中含量很少、分布很广、开采难度很大的金属元素。它们在现代工业中有着广泛的应用，比如手机、电脑、风力发电等等。其中最重要的一个用途就是制造永磁电机。

永磁电机是目前最常见的一种电动车驱动方式，它利用稀土元素制成的永久磁铁产生恒定的磁场，与线圈中通电产生的磁场相互作用而旋转。永磁电机有着高效率、高功率密度、低噪音等优点。

那么问题来了，既然永磁电机这么好，为什么说它是特斯拉的弱点呢？

原因有两个：

第一个原因就是成本。稀土元素虽然叫稀土，但其实并不罕见，在地球上分布很广泛。但由于开采难度大、环境污染严重等原因，导致稀土资源供应紧张、价格波动大。据悉，特斯拉现在使用的永磁电机总共需要三种稀土元素：钕（500克）、镝（10克）、铽（10克）。如果按照目前市场价格计算，这三种稀土元素加起来就要花费近2000元人民币！而且随着市场需求增加和资源减少，未来这个成本可能还会继续上涨！

第二个原因就是依赖。虽然稀土资源在全球范围内都有分布，但由于各国对稀土开采和出口政策不同，导致全球稀土市场被中国所垄断。据统计，中国目前占据了全球80%的稀土产量和90%的稀土加工能力。这就意味着，特斯拉等电动车厂商在使用永磁电机时，都要受制于中国的稀土供应。如果中国出于政治或经济原因限制稀土出口，那么特斯拉等电动车厂商将面临严重的危机。

所以，为了摆脱对稀土的依赖和成本压力，特斯拉开始研发下一代电机——无磁电机。

什么是无磁电机？顾名思义，就是不使用任何永久磁铁的电机。它利用线圈中通电产生的磁场来驱动转子旋转。无磁电机有着不需要稀土、成本低、可控性强等优点。

那么问题又来了，既然无磁电机这么好，为什么之前没有人用呢？

原因也有两个：

第一个原因就是效率。由于无磁电机没有永久磁铁提供恒定的磁场，所以它需要更多的线圈和更大的电流来产生足够的转矩和功率。这就导致无磁电机比永磁电机更耗能、更发热、更重。据悉，目前市面上常见的无磁电机效率只有80%左右，而永磁电机效率可以达到95%以上。

第二个原因就是控制。由于无磁电机的转子没有固定的磁极，所以它需要更复杂的控制算法和更精确的传感器来调节线圈中的电流和相位，以保证转子与定子之间的同步。这就增加了无磁电机的设计难度和成本。

那么，特斯拉是如何克服这两个难题的呢？

根据特斯拉在2020年9月发布的《特斯拉电池日》报告，特斯拉正在开发一种新型无磁电机，称为“表面永磁体开关磁阻（SPSRM）”电机。这种电机结合了永磁电机和开关磁阻（SRM）电机的优点，同时避免了它们的缺点。

创意插图

表面永磁体开关磁阻电机的原理是，在转子上安装一些小型的永磁体，形成一系列的表面永磁体极（SPM）。这些永磁体不是用来提供恒定的磁场，而是用来调节转子的磁阻。当定子线圈通电时，转子上的表面永磁体极会根据定子线圈的电流方向和相位，自动旋转到与之对齐或错开的位置，从而改变转子与定子之间的磁阻。这样就可以产生一个与开关磁阻（SRM）电机类似的转矩。

表面永磁体开关磁阻电机的优点是，它可以在不使用稀土材料的情况下，实现高效率、高功率密度和高扭矩密度的电机。它也可以避免永磁电机的温升问题和开关磁阻电机的噪音问题。特斯拉计划将这种电机应用于其未来的Model 3和Model Y车型中。

表面永磁体开关磁阻电机的缺点是，它仍然需要复杂的控制算法和传感器来实现精确的转子位置检测和线圈通断控制 。它也可能存在转子上永磁体极之间的相互干扰和定子线圈之间的串扰问题。

最后

表面永磁体开关磁阻电机是一种新型无稀土无刷直流电机，它结合了永磁电机和开关磁阻电机的优点，同时避免了它们的缺点。特斯拉正在开发这种电机，以提高其电动汽车的性能和竞争力。这种电机是否能够成为未来主流的无刷直流电机类型，还有待进一步观察和验证。