這些新型電機或將幫助世界擺脫對中國稀土的依賴

2025-05-05 | 來源: 華爾街日報網 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

中國多次將稀土作為貿易戰中的報復手段，如果說有一種方法可以讓世界擺脫對中國稀土的依賴，那就是新型電機。電機是稀土的主要用武之地，而新型電機根本不需要稀土。一家名為Conifer的新初創公司別具一格，它推出了一種廉價且易於制造的電機，該電機使用由普通鐵制成的磁鐵。

Conifer的技術主管Yateendra Deshpande用多年時間設計了一些世界上最先進的電機，包括為Lucid Motors豪華汽車提供動力的電機。他曾在蘋果公司(Apple)運道不濟的汽車項目上工作過。他的聯合創始人Ankit Somani曾在甲骨文公司(Oracle)和谷歌(Google)從事數據中心設計工作。

他們共同創立了Conifer，面向一個潛在的巨大市場。該市場需要數以十億計的小型電機安裝在現有機械中，並幫助目前以汽油為動力的運輸車輛實現電氣化，這些車輛是數十億人的主要交通方式。

“電池領域投入了大量精力，但在電力傳動系統和電機領域的投入還遠遠不夠，”該公司首席執行官Somani表示。“我們希望從根本上重新思考，看看是否能拿出更好的東西。”

Conifer總部位於硅谷，必須高度關注成本、簡易性和采購。它的解決方案是采用在高端混合動力超級跑車中使用的設計，然後縮小尺寸並精簡物料清單。它的電機可以使用基於普通鐵的永磁體，而不是稀土磁體。

他們所做的事情是有風險的，他們使用的技術以前從未在這樣的應用場景中使用過，因為從歷史上看，其制造難度很大。與此同時，鐵磁體的功率不夠大。但如果他們能夠很好地解決成本和制造問題，他們的電機就有可能成為無數應用的低成本動力裝置。

對於從電動汽車到機器人等各種制造商來說，這是一個夢想：一種經濟實惠、易於制造的電機，完全可以由大多數國家境內都能找到的材料制成。這是一種不受關稅影響的技術。而且由於中國控制著世界稀土礦產供應的90%，而稀土礦產是制造大多數電機和其他電子產品中磁鐵的材料，所以這也是一種迫切需要的技術。

讓我們來談談磁通量

我沒有工程學位，你們中的大多數人也沒有，所以請耐心聽我說，我們即將進入電磁學領域。

典型的電機是“徑向磁通”：銅線圈纏繞在連接著磁鐵的中心軸上。當施加電流時，銅線中的磁場與軸成直角，然後開始旋轉。如果這聽起來像你或孩子用銅線和鋼釘做的家庭實驗，那麼你大概能理解。

相比之下，Conifer的電機是“軸向磁通”。它們由一層層鋼板組成，有些是固定的，而另一些連接到軸上，可以自由旋轉。磁鐵位於這些鋼板上，磁場與軸平行。

軸向磁通電機與徑向磁通電機一樣，已經有幾個世紀的歷史。但現代軸向磁通電機的工作效果要好得多，因為現在我們擁有快速切換的電力電子設備，可以每秒開關數百次電流，從而平穩地調整頻率，使其旋轉得更慢或更快。

新興技術分析公司IDTechEx的研究主管James Edmondson表示，軸向磁通電機更難制造，而且通常需要一定水平的精度和軟件控制，這使得它們無法得到廣泛應用。不過，它們已開始展現出潛力。

通常，這兩種類型的電機都需要由稀土元素混合物制成的磁鐵：釹可能是磁鐵的主要成分，而鏑則有助於其承受高速和高溫。

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但Conifer的工程師們看到了軸向磁通設計的機會：該公司技術聯合創始人Deshpande表示，通過使用更大質量的磁鐵，將其放置在旋轉盤片上更靠外的位置，並以高於通常水平的速度旋轉這些盤片，Conifer已成功使用強度較弱的鐵基磁鐵。

Conifer演示了其一台電機連接風扇時的動力效果。

Conifer的第一個小目標是：為現有用於電動、類似Vespa踏板車的電機創造一種直接替代品。該公司也已開發出數種尺寸的電機，可用於暖通空調(HVAC)系統、家用電子產品等其他設備。該技術可以擴展升級，為電動汽車提供動力。Deshpande說，采用Conifer電機、但適用於高速公路行駛的小型電動汽車可能會在四年內問世。

兩輪車界的特斯拉(Tesla)

Lyra Energy的目標是為發展中世界打造兩輪車界的特斯拉——即高端且自有充電網絡支持的車型。這家總部位於洛杉磯(专题)的初創公司正在使用Conifer的電機。

“供應鏈的靈活性總是有價值的，尤其是在我們開始擴大業務規模之際，”Lyra首席執行官Criswell Choi說。“從較長遠來看，我認為與Conifer合作有機會降低該系統成本，尤其是如果其對稀土的依賴減少的情況下。”

Lyra正在推出的這類車輛在全球有巨大市場，該公司最先是在印尼推出。根據麥肯錫(McKinsey) 2023年的一份報告，僅在亞洲，每年的銷量就達到4,500萬輛，預計到2029年，全球兩輪車市場將增長到2,180億美元。

Choi說，Conifer的輪轂電機在價格上與傳統電機相當。而且它們還有一個額外的好處：效率實際上比傳統電機高20%，車輛續航裡程也可能相應增加。

同樣的電機技術可以擴展升級，為四輪電動汽車提供動力，但在不使用稀土磁鐵的情況下，其能提供的功率有限。

使用Conifer的電機還需要改變電動汽車的設計。大多數電動汽車都有一個中央電機將動力傳輸到車輪。Conifer的電機位於車輪內。長期以來，用輪轂電機制造電動汽車一直是某些汽車設計師的夢想，因為這可能意味著效率和牽引力的全面提升。

同時進行如此多的改變——采用新型電機、新型動力系統——這不是老牌電動汽車制造商短期內能夠做到的。但初創公司或許會抓住這個機會，尤其是在另一種選擇正面臨關稅導致成本增加的情況下。

Edmondson說，雖然迄今為止，軸向磁通和無稀土電機只占市場的一小部分，但Conifer的電機——或來自競爭對手的類似設計——可能會變得具有競爭力。Conifer簡化的制造工藝不涉及金屬沖壓，並采用了一種受電池行業啟發的銅線纏繞工藝。這意味著，尋找熟練勞動力（這類勞動力可能很稀缺）不再是一個問題。

如果制造商願意放棄一個多世紀以來一直占據主導地位的設計，他們會有越來越多的替代選擇——甚至包括一種基於本傑明·富蘭克林(Benjamin Franklin)概念的設計。再加上不含那些供應鏈由中國主導的其他元素的新型電池、以及美國本土制造的微芯片、不斷壯大的美國電動汽車初創企業隊伍，你可能會開始看到這樣一種未來：交通運輸工具可能完全在美國制造——或者至少在北美制造。