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在全球新能源汽车电驱动中,永磁电机占比近90%。其中,添加了镝、铽等重稀土的永磁体,具有高磁能积和高矫顽力,对应的稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点而备受推崇。但由于重稀土在稀土矿中的储量较少,随着新能源电动车的普及,国内外大规模生产稀土永磁电机,重稀土的使用将会面临资源短缺瓶颈。目前,一些发达国家已经将低重稀土永磁体用于电机产品中。
作为一类具有特殊物理和化学性质的金属元素,其在许多高科技领域都得到广泛应用。坊间有一个生动的比喻,如果说石油是工业的血液,那稀土就是工业的维生素,对汽车产业而言尤甚。在永磁电机中,钕铁硼(NdFeB)是最常用的永磁材料之一,具有很高的剩磁和能量积。而它的3种稀土组成元素:钕(Nd)、镨(Pr)、镝(Dy),对改善电机的动磁性、耐热性,延长寿命,降低噪声等方面有较大帮助。因此,尽管成本较高,但永磁电机一直是新能源汽车的主流配置。大洋电机近日在机构调研中表示,稀土永磁同步电机是目前新能源汽车驱动电机的主流技术路线,转换效率高达90%以上,目前来看,未来技术路线可能往减少稀土使用量的方向发展,具体而言,是少用重稀土,多用轻稀土。
通常意义上,电机使用的稀土多是指重稀土,如铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、钕(Nd)、镨(Pr)等元素。不同电机采用的重稀土元素不同,因为其存量少、成本高。现在,企业开始转向更多使用轻稀土,减少重稀土使用量。
整个电机行业都开始向少稀土化方向发展,尤其是减少重稀土的使用量。近日,浙江方正电机有限公司总经理牛铭奎在接受记者采访时表示,重稀土和轻稀土的储量及价格差异都很大,比如镨钕目前市场价70多万元/吨,铽则高达2000多万元/吨,镧铈系稀土成本更低,仅为几万元/吨。所以,行业在推动取消重稀土,减少轻稀土镨钕的用量,取得了不错的成果。对此,牛铭奎也从三方面进行了分析:第一,全球稀土储量足够使用,完全不必焦虑;其次,当前技术发展条件下,电机对稀土的使用量较之前少了很多,对稀土的依赖程度有所降低;再次,值得一提的是随着电机回收行业的发展,废旧电机的稀土材料在技术上可以实现接近100%的提纯和回收,这也是一个重要的稀土来源。“以前制造一台电机所需的稀土材料,今后或将做用于生产两台新电机。”他表示,未来随着新能源汽车市场持续增长,电机回收可能会是稀土材料的重要来源,“稀土达峰”也有望提前实现。届时,稀土材料可能会与新能源汽车一样,实现有机的动态平衡。结语作为资源大国,中国在继续保持高能耗型作业,还是对原有工业体系“刮骨疗伤”的选择中,选择了以新能源为突破口促使工业转型。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。