不能因稀土被中國掐住喉嚨,德國公司研發新型電動車感應馬達

不能因稀土被中國掐住喉嚨,德國公司研發新型電動車感應馬達

電動馬達是所有電動車的關鍵核心,不過由於電動馬達需要釹這類的稀土金屬作為永磁材料,讓佔全球產量 97% 以上的中國,藉著遠低於工業標準的低人工成本及環保法規限制,輕易壟斷了全世界高科技產業的命脈。

一直以來,各大車廠為了免於遭受中國扼住技術咽喉,正積極開發不需稀土元素的馬達技術,而根據德國 MAHLE 公司的說法,他們已經成功研發出一種使用非磁化轉子的新型馬達,不僅不需要稀土元素,轉子在無物理接觸的狀態下就能傳輸電力,因此沒有傳統馬達機械磨損的問題,更耐用還更便宜。

由於出自戰略或是其他不明原因,擁有全球稀土產量九成以上的中國,從 2011 年前開始限制稀土原物料出口後,全世界的釹和鏑的價格立即暴漲 750% 和 2000%。

中國壟斷了稀土礦產,低廉的人工成本和寬鬆的環保法規限制,讓電動車產業很難與中國脫勾。

中國以外的電動車製造商,當然無法容忍核心零組件的原料被市場上的主要競爭對手一手掌控,因此早就開始研發降低對於稀土元素依賴性的新型感應馬達。

譬如 Renault Zoe 所用馬達對於稀土的依賴性就降低許多,另外像 BMW Mini-E、M-Benz EQC 及 Bentley 等車廠,也有相關的應用或研發成果,可以不需稀土磁鐵或是銅,Nissan 和 Honda 也同樣努力減少使用稀土元素,同樣的作法在 Audi e-tron 的鋁轉子感應馬達上也看得到。

不能因稀土被中國掐住喉嚨,德國公司研發新型電動車感應馬達

儘管單一車輛中所用的稀土元素想要變少,但全世界電動車和混合動力車的整體產量大幅增加卻是不爭的事實,而且全世界超過八成以上的電能化汽車都是選擇使用永磁馬達,譬如 Nissan Leaf、Toyota Prius、BMW Active Hybrid/i3、VW ID.3 和絕大多數的中國品牌,都寧願擁抱這種傳統技術,而放棄成本較低的感應馬達。

因此總體而言,電動車市場對於這種材料的依賴性還是不減反增,當然部份原因也可能是因為永磁馬達確實擁有更高的運轉效率,調速範圍大,能讓電動車跑更遠,這或許說明了為何 Tesla 當初在 Model S、Model X 使用低成本、高效率的銅芯轉子感應馬達,但到了 Model 3、Model Y 的時代,就換成了永磁馬達。

不使用永磁體的馬達,基本原理是藉由電磁力讓轉子旋轉,從以上的案例看來並不是什麼新奇的技術。不過這通常有個問題,那就是運動中的轉子仍然必須與銅線纏繞的感應線圈實質接觸,才能達到傳輸電力的目的,而此刻接觸點就成了可能造成磨損的關鍵點。

不能因稀土被中國掐住喉嚨,德國公司研發新型電動車感應馬達

MAHLE 這具馬達除了不含稀土,轉子也不需物理接觸就能傳輸電力,單純耐用的設計擁有價格和壽命的優勢。簡單地說,它是讓轉子藉由交流電場獲得能量,然後將其轉化為電磁線圈的直流電。

根據 MAHLE 的說法,這種馬達設計無論是低扭力或高扭力的輸出效率都很好,若是裝在一般的電動車,能源效率至少可以高達 95%,除了 Formula E 以外,目前並沒有其他電動車能達到這麼高的效率。

這種馬達可適用於小型車或大型休旅,但在 eBike 等超緊湊車輛,或是在恆定負載中運作的重型機械車輛就不太適合,因為這些通常都需要變速箱,而這種馬達和單速傳動系統搭配會比較理想。

據稱目前已經有車廠對此有興趣,開發樣品也已經交付測試中,不過距離實際量產大約還需要兩年的時間。

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