Аннотация:
С одной стороны, автомобильные компании обеспокоены поставками редкоземельных магнитов. С другой стороны, Маск заявил, что двигатели Теслы больше не могут использовать редкоземельные элементы. В сентябре 2026 года, по цитатам СМИ, генеральный директор Tesla Маск заявил, что двигатель ее автономного такси Cybercab не использует редкоземельные элементы, сохраняя при этом выносливость. Наряду с этим заявлением также имеется информация о том, что размеры электроприводного агрегата уменьшены на 18%, а вес снижен на 25%.
Эти цифры легко могут составить интуитивное впечатление: убрав редкоземельные элементы, мотор не только не становится хуже, но становится меньше и легче.
Но для инженеров-электриков решение должно начинаться с других вопросов: кто является объектом сравнения? Какой скорости соответствует выходная мощность? Какой крутящий момент он может поддерживать? А как насчет повышения температуры, эффективности и шума при непрерывной работе?
В «Automotive Business Review» считают, что заявление Маска является заявлением о производительности со стороны компании и пока не может расцениваться как вывод, прошедший независимую проверку. Что действительно стоит обсудить, так это зависимость автомобильных электроприводов от редкоземельных металлов и насколько есть возможности для замены.
Редкие безземельные двигатели уже вошли в серийные автомобили. Сегодняшние споры вышли за рамки вопроса «можем ли мы не использовать это?» Переведет ли экономия на закупках магнитов дополнительные инвестиции в подшипники, редукторы и системы охлаждения? Может ли одинаковая пиковая мощность соответствовать одинаковой продолжительной мощности и опыту использования автомобиля? Эти вопросы определяют сферу применения альтернатив.
Двигателям необходимы магнитные поля
Редкоземельные элементы не обязательно требуются
Двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую, в которой ключевую роль играют магнитные поля. Постоянные магниты могут создавать магнитное поле, а катушки под напряжением также могут создавать магнитное поле. Кроме того, разницу в сопротивлении в разных направлениях ротора можно также использовать для создания крутящего момента без необходимости установки постоянных магнитов или обмоток возбуждения на роторе.
Поэтому существует не один технический путь создания редкоземельных автомобильных двигателей.
Синхронный двигатель с электрическим возбуждением создает магнитное поле через катушку ротора; асинхронный двигатель использует электромагнитную индукцию для генерации тока ротора; Синхронный реактивный двигатель генерирует крутящий момент за счет разницы в сопротивлении ротора. В двигателях с постоянными магнитами также могут использоваться редкоземельные магниты.
Преимущество редкоземельных постоянных магнитов состоит в том, что они могут обеспечить сильное магнитное поле в небольшом объеме, создавая условия для компактности и высокого КПД двигателей. Однако производительность магнита и общую производительность машины нельзя напрямую приравнивать.
Например, произведение магнитной энергии является важным показателем для оценки материалов с постоянными магнитами, но мощность, крутящий момент или объем всего двигателя не могут быть напрямую рассчитаны на основе его пропорции. Конструкция магнитной цепи, токовая нагрузка, реактивный момент и охлаждающая способность — все это играет роль в определении конечного результата.
Чтобы понять альтернативные технологии, нам нужно различать три уровня: отсутствие тяжелых редкоземельных элементов, отсутствие редких земель и отсутствие постоянных магнитов.
Отказ от тяжелых редкоземельных элементов обычно означает исключение тяжелых редкоземельных элементов, таких как диспрозий и тербий. В магнитах по-прежнему могут использоваться легкие редкоземельные элементы, такие как неодим и празеодим. В эту категорию попадают тяжелые редкоземельные неодимовые магниты, анонсированные компанией Proterial (ранее Hitachi Metals) в 2025 году.
Отсутствие редкоземельных элементов не означает, что необходимо отказаться от постоянных магнитов. Одним из вариантов являются ферритовые магниты без добавления редкоземельных элементов. Однако сам по себе «феррит» не обязательно является формулой с нулевым содержанием редкоземельных элементов. Некоторые высокопроизводительные ферриты модифицированы такими элементами, как лантан, и конкретный состав материала все еще требует проверки.
Отсутствие постоянных магнитов еще больше меняет конструкцию ротора. Решения с электрическим возбуждением, индукцией и чистым синхронным сопротивлением могут работать без использования постоянных магнитов.
Уменьшение количества определенных элементов, замена магнитных материалов и изменение конструкции двигателей по-разному влияют на производство, контроль и цепочку поставок.
Уже есть планы массового производства
Путь Tesla еще не подтвержден
Система электропривода BMW пятого поколения использует схему электрического возбуждения для создания магнитного поля путем подачи питания на ротор, избегая использования редкоземельных постоянных магнитов. В объявлении BMW в 2021 году выяснилось, что двигатели этого поколения производятся для iX3 с 2020 года и будут использоваться в iX и i4.
Этот тип решения должен решать такие проблемы, как подача питания на вращающийся ротор и рассеивание тепла ротора. Решение для индукционного источника питания на валу ротора, разработанное ZF, направлено на улучшение метода, конструкции и использования пространства источника питания.
Другое направление — объединить крутящий момент постоянного магнита и реактивный крутящий момент. Использование синхронных реактивных двигателей с ферритовым управлением не просто заменяет магнит в исходном двигателе. Вместо этого конструкция ротора и конструкция магнитной цепи позволяют двум крутящим моментам разделять выходную мощность.
Все эти маршруты можно обсуждать, но нельзя сделать вывод, что Cybercab принял какой-либо из них.
В 2023 году компания Tesla предложила проект нового поколения редкоземельных двигателей с постоянными магнитами, что послужило основой для внешних спекуляций, но не может заменить раскрытие фактической конфигурации и материалов Cybercab. Информации об объеме, весе и времени автономной работы недостаточно, чтобы исключить другие возможности дизайна.
В частности, важно отметить, что уменьшение объема на 18 % и уменьшение веса на 25 % в публичных отчетах относятся к электроприводу. Электропривод может содержать другие компоненты, кроме двигателя, поэтому также необходимо уточнить диапазон его сравнения и условия выходной мощности. Корпус, охлаждение, трансмиссия и системная интеграция могут повлиять на результаты. Просто потому, что уменьшение веса больше, чем уменьшение объема, невозможно сделать вывод, какой магнит используется.
Аналогично, «поддержание непрерывного вождения» — это выражение на уровне транспортного средства. Емкость аккумулятора, вес автомобиля, сопротивление ветру, шины и эффективность электропривода — все это участвует в определении срока службы батареи, и на основе этого отдельно рассчитать изменения в эффективности двигателя невозможно.
Увеличенная плотность мощности
Не соответствует увеличению плотности крутящего момента
Взаимосвязь между мощностью двигателя, крутящим моментом и скоростью не сложна:
Мощность P (киловатт) = крутящий момент T (Н·м) × скорость вращения n (об/мин) ÷ 9549,3.
Это означает, что в определенной рабочей точке для получения той же мощности вы можете использовать более низкую скорость и больший крутящий момент или вы можете использовать более высокую скорость и меньший крутящий момент.
Для типичного двигателя с радиальным магнитным потоком, когда такие условия, как электромагнитная нагрузка, аналогичны, существует приблизительное пропорциональное соотношение между крутящим моментом и эффективным объемом ротора. Но при рассмотрении различных материалов, систем охлаждения и конструктивных решений крутящий момент нельзя оценивать только по общему объему машины.
Увеличение скорости вращения является важным средством улучшения удельной мощности, но это не означает, что плотность крутящего момента увеличивается одновременно.
Приведу пример, чтобы проиллюстрировать принцип: предположим, что крутящий момент определенного решения при том же объеме составляет 70 % от эталонного. Если он сможет поддерживать это соотношение крутящего момента на удвоенной скорости, выходная мощность может достичь 140% от эталонного значения.
Настоящие двигатели могут быть не в состоянии сделать это. После входа в зону высокой скорости напряжение, ток, контроль ослабления поля, механическая прочность и рассеивание тепла - все это будет формировать ограничения. Максимальный крутящий момент и максимальная скорость обычно не находятся в одной и той же рабочей точке и не могут быть напрямую умножены на максимальную мощность.
Увеличение скорости не является уникальной способностью ферритовых двигателей. Решение NdFeB также может быть рассчитано на высокую скорость. Справедливое сравнение требует уточнения диапазона скоростей, требований к выходной мощности и тепловых ограничений, а не использования одного высокоскоростного двигателя и другого двигателя с разными конструктивными целями для прямого сравнения преимуществ и недостатков маршрутов подачи материалов.
Данные технического объявления Бомайличэна от 24 июля 2023 г. содержат конкретную информацию. В исследовании используется автомобильный приводной двигатель с постоянными магнитами NdFeB в качестве эталонного моделирования и создается ферритовый прототип. В объявлении говорилось, что в конструкции зафиксированы диаметры ротора и статора и учтены рабочая температура и прочность на высоких скоростях, но не раскрывались марка, модель и полные условия испытаний эталонного двигателя.
Исходя из озвученных данных, мощность прототипа примерно на 7,3% ниже эталонной, максимальный крутящий момент ниже на 37%, а максимальная скорость увеличена на 50%. Это сравнение конкретной конструкции, и его нельзя обобщить на фиксированный разрыв в производительности для всех ферритовых двигателей.
В таких условиях, как трогание с полной нагрузки, быстрое ускорение на низких скоростях в городах и т. д., движущая сила на конце колеса напрямую влияет на мощность. Однако снижение максимального крутящего момента мотора на 37% не означает, что пусковые способности автомобиля снизились по сравнению с прошлым годом. Фактические результаты также зависят от кривой крутящего момента на низких скоростях, передаточного числа, возможностей источника питания и условий сцепления шин.
Увеличение передаточного числа может увеличить крутящий момент на колесах, но требует синхронного согласования диапазона скоростей двигателя, максимальной скорости автомобиля, нагрузки на передачу и потерь в трансмиссии. Пиковая мощность близка, и это лишь отправная точка для согласования всего автомобиля.
За шоссе
Также есть тепловыделение, шум и низкая температура
Повышение скорости выдвинет новые требования к прочности ротора, динамическому балансу, подшипникам и смазке. Стоимость также может быть отражена в NVH и терморегуляции.
NVH означает шум, вибрацию и резкость. Изменение скорости вращения приведет к изменению частоты электромагнитного и механического возбуждения; если он близок к резонансному диапазону конструкции, он может усиливать вибрацию или вой. Двигатель, редуктор, корпус и подвеску необходимо оценивать как целостную систему.
Информации о весе, объеме и времени автономной работы в существующих отчетах Cybercab недостаточно, чтобы судить об этих акустических проблемах, и они не могут объяснить, были ли увеличены инвестиции в виброизоляцию и снижение шума.
То же самое касается и управления температурным режимом. Когда другие условия аналогичны, увеличение скорости может увеличить некоторые потери в железе, потери в обмотке переменного тока и механические потери, но окончательное повышение температуры зависит от всех потерь и условий рассеивания тепла. Нельзя просто сделать вывод, что высокоскоростные двигатели должны быть более горячими, и нельзя предположить, что ротор больше не производит потерь только потому, что обмотка возбуждения ротора исключена.
Случай Astemo, упомянутый в видео, дает более конкретное объяснение этого системного компромисса. Согласно объявлению Astemo в октябре 2025 года, ее синхронный реактивный главный приводной двигатель с ферритовым магнитом достигает мощности 180 киловатт. По сравнению с традиционным двигателем с постоянными магнитами из редкоземельных металлов размер увеличен примерно на 30%; Чтобы контролировать выделение тепла, в конструкции используется масляная охлаждающая конструкция для пазов и концов обмотки.
Здесь 30% соответствуют сравнению размеров конкретных продуктов и не могут быть записаны, поскольку все ферритовые двигатели на 30–40 % тяжелее. Это показывает, что замена материалов может сопровождаться изменениями в конструкции и схемах охлаждения.
Если наконец будет подтверждено, что Cybercab использует ферритовые магниты, низкотемпературный запас размагничивания также будет вопросом, который необходимо будет проверить. Устойчивость феррита к размагничиванию может снижаться при низких температурах. Возникнет ли необратимое размагничивание, зависит от марки материала, рабочей точки магнитной цепи, обратного магнитного поля и других условий.
Это нельзя свести к тому, что «он сломается после одной ночи в холодном месте». Улучшения в материалах, магнитных цепях и контроле тока могут увеличить прибыль, а добавление редкоземельных элементов — не единственное решение для всех конструкций.
Как керамический магнит, феррит также должен учитывать его хрупкость, способ фиксации и высокоскоростную механическую нагрузку. Однако материал хрупкий, и нельзя напрямую сделать вывод, что при столкновении всего автомобиля из узла электропривода вылетит мусор; Также необходимо оценить ограничения ротора, защиту корпуса и конструкцию установки транспортного средства.
Для Cybercab вышеуказанное содержание представляет собой все проекты, которым необходимо получить тестовые данные, которых в настоящее время недостаточно для подтверждения областей его применения, не говоря уже о том, что оперативное развертывание в Остине можно напрямую интерпретировать как предотвращение низкотемпературных дефектов.
Такси не гонится за экстремальным ускорением
Это не означает, что требования к электроприводу низкие
Являясь специализированным транспортным средством, Cybercab может иметь другой вес, чем модели для отдельных потребителей.
Отказ от экстремального ускорения как аргумента в пользу продажи означает, что конструкция может уменьшить стремление к определенным пиковым показателям и использовать больше ресурсов для снижения производственных затрат и рабочего энергопотребления. Однако высокая частота использования такси повысит требования к непрерывной работе, частым запускам и остановкам, шуму и сроку службы.
Та же разница в эффективности может соответствовать более очевидной разнице в счетах за электроэнергию при большом годовом пробеге. Интервалы технического обслуживания, время простоя и простота ремонта также влияют на операционную прибыльность. Поэтому фразы «такси не нужна высокая производительность» недостаточно, чтобы сделать вывод, что «использование NdFeB — это растрата».
Более точный вопрос: какие функции действительно необходимы в автомобиле и какие функции стоят затрат?
Экономика с материальной стороны также меняется. Согласно обзору публичного спотового рынка Mysteel, 14 сентября 2026 года базовая рыночная котировка празеодима и оксида неодима на внутреннем рынке составляла примерно 730 000 юаней за тонну. Это рыночная котировка, а не долгосрочная закупочная цена автомобильной компании или цена готовых магнитов.
Обработка металлов, качество магнитов, добавление тяжелых редкоземельных элементов, объем производства и контракты на закупки — все это будет влиять на динамику цен. Первоначальная котировка может предоставить только справочную информацию и не может быть напрямую конвертирована в изменение стоимости двигателя.
Автомобильным компаниям необходимо сравнить, сможет ли экономия на магнитной стороне покрыть новые расходы на других звеньях. Экономия материалов может быть частично компенсирована необходимостью увеличить использование меди и электротехнической стали, отрегулировать переходник, улучшить охлаждение или добавить акустическую обработку.
Следует также учитывать стабильность поставок. Ценность снижения зависимости возрастает, когда растут цены на критически важные материалы или увеличивается неопределенность поставок; после того, как цены упадут и предложение восстановится, альтернативам все равно придется продемонстрировать конкурентоспособность затрат.
Нельзя игнорировать прогресс индустриализации новых материалов. Магниты из нитрида железа компании Niron имеют ценность для исследований и коммерциализации, но ее завод в Сартеле с полной годовой производственной мощностью 1500 тонн, как было объявлено в сентябре 2026 года, планируется ввести в эксплуатацию в 2027 году. Этот план не может использоваться как доказательство того, что он имеет такой же масштаб поставок, а также не может использоваться для вывода об источнике материалов Cybercab.
Для автомобильных компаний, от доступности материалов до массового производства моделей, также предусмотрены проверка, назначение поставщика, строительство производственной линии и повышение производительности. Стоит ли принимать то или иное решение, необходимо рассчитывать на протяжении всего цикла разработки продукта.
Сколько это может заменить
Это зависит от фактической загрузки и покупки
Выбор автомобильных компаний изменит среднее количество редкоземельных элементов, необходимых для каждого транспортного средства, но сокращение использования велосипедов не означает автоматически снижение общего спроса в отрасли.
Спрос на редкоземельные элементы в автомобильных двигателях можно примерно понять как:
Спрос ≈ производство автомобилей × среднее количество приводных двигателей на транспортное средство × доля двигателей, использующих редкоземельные элементы × среднее количество редкоземельных элементов, используемых на двигатель.
Популяризация решений, не использующих редкоземельные элементы, в основном влияет на коэффициент использования; конструкция восстановления редких земель в основном влияет на расход одной машины. При этом меняются и объемы производства автомобилей, и комплектации двигателей. Поэтому влияние альтернативных технологий может сначала отразиться на замедлении роста спроса.
Со стороны предложения существуют промышленные масштабы. Данные за 2024 год из отчета «Редкоземельные элементы: путь к безопасной и диверсифицированной цепочке поставок», опубликованного Международным энергетическим агентством в 2026 году, показывают, что на долю Китая приходится около 91% мировой переработки редкоземельных элементов для магнитных материалов и около 94% мирового производства спеченных редкоземельных постоянных магнитов, обсуждаемых в отчете. Эти доли соответствуют конкретным продуктам и годам и не могут быть обобщены на все редкоземельные элементы или все магнитные материалы.
В то же время исключение редкоземельных элементов из приводных двигателей не может напрямую приравниваться к исключению редкоземельных элементов из всего транспортного средства и не означает, что вся цепочка поставок транспортных средств вышла из определенной страны или региона. Для других двигателей, электронных компонентов и аккумуляторов материалы и источники питания необходимо проверять отдельно.
Если Tesla сможет снизить затраты на электропривод и снизить зависимость от ключевых материалов, одновременно отвечая эксплуатационным требованиям Cybercab, это все равно будет инженерным прогрессом, имеющим коммерческую ценность. Достижение этих целей не требует изобретения совершенно нового двигательного принципа; но чтобы назвать это универсально применимым технологическим прорывом, необходимы более полные доказательства конфигурации, производительности и стоимости.
Действительно ли автомобильным двигателям больше не нужны редкоземельные элементы? «Automotive Business Review» считает, что можно подтвердить, что некоторые автомобильные двигатели уже могут соответствовать требованиям массового производства без использования редкоземельных элементов; что еще не может быть подтверждено, так это то, смогут ли решения, не содержащие редкоземельных элементов, продолжать достигать всеобъемлющих преимуществ в более широком диапазоне моделей и условий работы.
Для Cybercab следующим шагом должно стать изучение кривой крутящего момента двигателя, распределения эффективности, температурных границ и фактических рабочих характеристик. Что касается отраслей, нам следует обратить внимание на изменения в фиксированных точках новых моделей автомобилей, масштабах массового производства и закупках магнитных материалов. Только эта информация может объяснить, насколько далеко продвинулась замена.
Комментарии