作为新燃料车子的三大焦点部件（电池、电机、电控）之一，驱动电机干脆打算着新燃料车子的最重要的功能目标，如能源性、经济性、可靠性、续航路程等。因而，提升驱动电机的效能、功率及扭矩密度、可靠性和下降电动机本钱一直是全个资产界探讨的要点方向。

在新燃料车子驱动电机的最重要的类别中，永磁同步电机凭借着功率密度高、效能高、空间小、重量轻等优势，已成为我们国家新燃料车子和混合能源车子利用最广大的电机技艺。国外市场上，欧美日韩纯电动车和混动车型采纳感应异步电机或永磁同步电机, 以日前投放市场的车型，日韩车企以永磁电机为主，殴美车企抉择感应电机居多。

但值得关心的是，近年来，不少国外公司正好加速开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor或SRM）的研发流程。

相片来自：Enedym

2021年，从加拿大McMaster大学孵化的初创公司电力驱动和电气化能源总成技艺初创公司Enedym宣告，从由P&A Paletta Giving Inc., TRIO Capital Group Inc., Napino Group, KWG Capital Inc., Pathfinder Asset Management Limited,等策略投资者构成的世界投资团体得到1500 万美元的融资，新投资将以于提速开发其SRM专利电机技艺，并拓展其在电机市场地占的份额。作为投资者之一，车子电子范畴供给商Napino Group首席执行官Naveen Kumar显示：“Enedym的专利SRM技艺有望成为惯例电机技艺的有力替代品。”

同年，美国智能电机初创企业Turntide Technologies达成一轮得到包括比尔-盖茨和亚马逊等投资人扶持的8000万美元融资，指标用高效开关磁阻电机技艺取代包括用于楼宇、农业、交通范畴的其它落后技艺电机，大幅度下降电耗。2021年下半年，经过采购英国营运车电气化独角兽公司AVID，切入车子电气化赛道。

优点突出、缺点显著的开关磁阻电机

从原理和结构来看，电磁型电动机可行分为直流电动机、交流电动机、步进电动机等，此中交流电动机最重要的有感应异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机。

构造上，三大交流电动机均由定子和转子所构成，只是与永磁电动机转子上有对温度感性的永磁体、感应电动机转子上有绕组或导体等零部件不同，开关磁阻电动机的转子是由冲压成凸极形状的硅钢片叠压而成，构造极端容易。

相片来自：知乎@万泰说电机

事业原理上，开关磁阻电机事业原理遵循“磁阻最小原理”，即：“磁通总是沿着磁阻最小的路径闭合，从而发生磁拉力，继而造成磁阻性质的电磁转矩”和“磁力线具备力图缩小磁通路径以减小磁阻和增大磁导的本性”。

也正是这一构造特色打算了开关磁阻电机具有大量量制造、构造坚固、价值廉价、较高的功率密度、冷却请求低等特色。另外，其还具有本钱优势，放率和功率密度则介于感应电机和永磁电机之中。

磁阻电动机技艺进行于今已有挨近两百年的历史了，但源于依赖电力电子技艺，是以开关磁阻电机直到上世纪60年代今后才最初利用，最重要的用于牵引、产业和自动化泵等对噪音请求不高的产业。

全体来看，开关磁阻式电动机有众多突出优点，利用范畴日渐扩大。只是，万物都有两面性，开关磁阻电机还不例外。转子凸极在相关于定子凸极转动进程中发生的扭矩脉动以及周期性浮动的凸极径向磁力的浮动而引起的噪音和波动是磁阻电机被广大利用的一大制约要素。其次，开关磁阻电机体系设置改良参数许多，数理模子也不老练，设置难度大，而操控难度很大。上述二个原因让得磁阻电机利用滞后于感应和永磁电机。

下降稀土依赖，欧美踊跃研发突破缺陷

既然开关磁阻电机存留少许先天的缺陷，国外公司为什么仍在加速研发该技艺呢？

“起首，最近十年技艺的进行，让得解决开关磁阻电机的惯例缺陷成为可能”，原上汽团体技艺中心副主任、奕森科技创始人、华涧新燃料结合创始人、世界车子工程学会会士辛军在接纳盖世车子采访时如下显示。“东京理工大学探讨团队已在一种60千瓦的SRM试验样机上，达到与永磁电机相近的效能95.5%。此外，经过改良输入定子的电流，减小定子凸极径向力的振动，可行大幅度下降噪音和波动。假如这点探讨结果能利用于开关磁阻电机产物上，那末开关磁阻电机将是很有竞争力的技艺。”

“第二个原因是与稀土资料的供货平安和价值振动相关。虽然从全世界稀土探明储量而言，十足能满足因碳中和而激发的全角度电气化的请求，不像其它素材（比如锂、钻等）存留要求大于储量的阻碍。可是全世界稀土资源分布极不匀称，况且稀土开采精炼对生态环境破坏很惨重，这导致对稀土供货稳固性和价值振动的担心。开关磁阻电机惯例缺陷大幅改良的可能性以及供货平安的考量，推进近期国外探讨机构和公司加大对磁阻电机技艺的研发投入。”

众所周知，稀土是一个不可再生资源，也是一个要紧的策略资源。依据美国地质考查局的数据显现，2022 年全世界稀土储量约为 1.25亿吨，此中华夏储量为 4400万吨，约占全世界35%。另外越南、俄罗斯、巴西稀土储量靠前，区别为2200万吨、2100万吨及2100 万吨，以上四国占据全世界稀土储量87%。稀土素材不像名称上听起来那末稀少，稀土在地壳的含量与铜和锌相近。在17种稀土素材中，各素材库存量还不均衡，像镝、铽等重稀土素材矿石中含量少、制造本钱更高。

也便是说，稀土储量其实不丰富的欧美等国研发不含稀土资料的开关磁阻电机成为其保证供给链平安的要紧路径。Turntide董事长兼首席执行官Ryan Morris曾显示，对稀土矿的依赖使公司面对“庞大风险”。他指明，“对车子电机的要求正好飙升。原资料供给增添得非是很快，咱以为这点资料的短缺将在未来三到四年内达到沸点。”

在供给链平安的重压下，欧美等国提速研发开关磁阻电机的动机也就不难了解了。也正是在此背景下，相干研发的推行也让开关磁阻电机的少许缺陷难题获得突破。

2019年美国燃料部可再生燃料国度实验室发表一份汇报，NREL作为独立第三方在沃尔玛全家超市，对运用开关磁阻电机后的冷凝器风扇电耗发展对照试验，发觉用Turntide的磁阻电机后，与本来的感应电机比较，电耗可行下降29%到71%（取决于改良范畴）。

还有探讨表达，采纳合乎道理的设置、生产和操控技艺，开关磁阻电动机的噪声可行获得良没有问题抑制。之前，Enedym就显示，企业已成功解决SRM电机的噪音、扭矩波纹和功率密度等难题，使电机变得安静、安稳且高效。此外，Turntide和Enedym开发的开关磁阻电机，都经过增添凸极数来提升电机的扭矩密度。Turntide磁阻电机在广阔的转速和扭矩范畴全能维持较高的效能,在多数负荷地域甚而与永磁电机比较较，具备更高的效能。这点结果十足颠覆对开关磁阻电机的惯例认知。

相片来自：Turntide

辛军还指明，除了下降对稀土资料的依赖外，海外公司研发开关磁阻电机也是看中了在碳中和大背景下该技艺在许多利用范畴包括在新燃料车子范畴利用的诸多优势。

起首，本钱低，符合批量制造。据理解，驱动电机本钱最重要的由干脆资料、生产费率、技艺开发费率三多数组成，此中生产定/转子的磁钢、硅钢片，用于安装架的壳体，用于绕组的漆包线等干脆资料本钱占到总制造本钱的63%左右。

以永磁同步电机为例，该电机的生产原资料最重要的有稀土磁钢、硅钢片、铜和铝等，此中稀土磁钢（最重要的用于生产永磁体）占总本钱的比重第一大，达到30%左右。而开关磁阻电机源于无永磁体，本钱可大大下降。与此同一时间，开关磁阻电机源于构造容易，更易于大量量制造，较高的制造效能最终表现在生产本钱上，也有必定的优势。

其次，简单冷却，可在高温下运转。随着电动车子牵引电机的功率密度越来越大，电机发生的热量也越大，电机散热也面对着新的挑战。开关磁阻电机转子发热量很少，电机损失最重要的发生在定子，电机易于冷却。另值得注意的是，永磁体电机的磁钢在高温下还会显露磁性衰减的难题。而开关磁阻电机转子没有永磁体，可应允有较高的温升，可行在苛刻温度要求下事业。

第三，鲁棒性高，运用可靠性好。上文提来过，开关磁阻电机体系具有高可靠性，这一特性将大大拓展该技艺的利用情景。转子构造容易的此外一种优势是转动惯量小，也十分适用于对动态响应请求高的利用情景。鲁棒性高和高动态响应对在新燃料车子轮毂电机上的利用特别具备优势。

最终，广阔的高效能区、高扭矩和功率密度，让得开关磁阻电机可能在功能上挑战永磁电机的惯例优势。

供需矛盾长久存留，我们国家驱动电机需多点布置

在国外公司加速研发开关磁阻电机之时，我们国家作为全世界第一大的新燃料车子单一市场（占比超越50%），在驱动电机焦点部件的研发上当然还不能懈怠。

可行确信的是，比较于往日几年，我们国家驱动电机技艺曾经取得了较大进步，最重要的功能目标也曾经达到世界领先进步水准。但也应当见到，在峰值转速、功率密度及效能方面与海外仍存留必定的差距。

“我们国家除了接着提升永磁电机的功能和产物竞争力外，也须要关心其它技艺的进行。”辛军指明。在他看来，华夏当下虽然有十足的稀土，但在“双碳”指标和周全电动化策略的推行下，仍需警惕稀土资源带来的供给链平安难题以及价值振动风险。“虽然华夏有丰沛的稀土资源和完整的资产链，使我们国家进行永磁电机具备庞大的优势。但咱们也要幸免因而成为在其它电机技艺创新的阻碍。”,辛军以为华夏资产和科研机构要关心开关磁阻电技艺进行，“一是开关磁阻电机优势显著，海外已有企业和大学在克服开关磁阻电机取得重要突破；二是车子资产布置的全世界化，打算咱们电机技艺也须要紧跟或引领全世界电动机要害技艺热点；三是随着电气化车子产量销量的快速增添和开关磁阻电机比较永磁电机的庞大本钱优势，对车子企业具备庞大的迷惑力，本钱操控永远是车子资产的最重要的驱能源之一”。

据理解，第三代稀土永磁资料——钕铁硼永磁体，是功能最优、用量第一大、磁材市场占比最高的永磁资料。日前，该资料已广大利用于新燃料车驱动电机、稀土永磁电机、直驱风电中永磁电机等范畴。

就永磁同步电机来看，依据华夏稀土产业协会数据，新燃料车子每辆纯电动车消耗钕铁硼5-10千克，每辆插电式混合能源车子消耗2-3千克。概括保守估算，一台新燃料车子驱动电机消耗钕铁硼磁材为5千克。2021年，我们国家新燃料车子销售数量同比增添160%至352万辆，此中90%以上驱动电机类别为永磁同步电机，对应钕铁硼要求量近1.6万吨。到2025年，按全世界新燃料车子销售数量估计挨近2000万辆来算，所需钕铁硼磁材约9.78万吨。

上述仅是新燃料车子永磁同步电机对钕铁硼的要求量，尚不包括产业电机、风力发电机、节能电梯、变频空调、智能机器人等范畴的要求量。有机构预测，为了达到将升温操控在2度之内，到2050年仅新装机风能需增添12000吉瓦。到2050年，每年稀土资料要求会增添10倍左右。可行想见，在全世界低碳化的进行大势下，包括新燃料车子资产在内的若干范畴对钕铁硼磁材的要求量将高居不下。

对应地，从供应端来看，受国家内部稀土供应侧构造性改革持续，以及国度严刻操控稀土开采及冶炼份额等要素作用，我们国家2021年钕铁硼毛坯总产量为21.65万吨。依据过往的稀土配额增加数量，估计其未来每年配额的增速将保持在20－30%区间，而下游要求的增添则远超出这种数字，供需之中的矛盾将来会长久存留。

而一朝供需失衡，涨价在所不免。近年来，镍、钴、锂等能源电池原资料价值的暴涨便是例证，那末对永磁同步电机至关要紧的稀土资源是会否上演类似的路径？日前尚难定论。但眼下可行见到的是，钕铁硼的涨价大幕曾经打开。

依据百川盈孚数据，自 2021 年 6 月份以来，烧结钕铁硼价值持续上升，截止2022 年5月31日，毛坯烧结钕铁硼N35和H35全中国均价均上升3元/公斤，区别至272.5元/公斤和341.5元/公斤。

诚然，此轮涨价有疫情导致的短期供应振动，但最基本的仍是供需逻辑。关于我们国家新燃料车子资产而言，有了能源电池的前车之鉴，面临永磁同步电机占比超越九成的现状，谨慎对待稀土资源的供给难题绝非杞人忧天，而提前关心开关磁阻等新款电机技艺的进行或能防患于未然。