據(jù)外媒報道，日立（Hitachi）和本田汽車（Honda）共同組建的合資企業(yè)安斯泰莫（Astemo）開發(fā)了一種用于純電動汽車的新型電機，該電機完全無需使用稀土材料。這項研發(fā)基于同步磁阻電機系統(tǒng)。不過，距離量產(chǎn)成熟還需要一段時間。

圖片來源：Astemo

永磁電機，或稱永磁同步電機（PMSM），目前是電動汽車的標準配置。這種電機設(shè)計通常簡稱為PSM，具有高功率密度，從而使得動力傳動系統(tǒng)更加小型化和輕量化。此外，PMSM效率極高，能夠降低能耗并增加續(xù)航里程。然而，其缺點在于，嵌入轉(zhuǎn)子中的永磁體需要釹等稀土元素來確保溫度穩(wěn)定性并增強磁場。這樣一來，這類電機的成本就更高，并且制造商需要依賴少數(shù)幾個在稀土元素市場占主導(dǎo)地位的國家的供應(yīng)鏈。

因此，替代永磁體成為眾多替代方案的關(guān)注點。以寶馬為例，采用外勵同步電機（EESM），這種電機在轉(zhuǎn)子中除了定子中的電磁體外，還增加了一個電磁體，從而無需使用稀土元素。安斯泰莫則選擇了不同的方法，以顯著降低“資源風險”。

具體來說，這家日本公司正在開發(fā)一套完整的動力傳動系統(tǒng)。用于持續(xù)推進的主驅(qū)動電機配備了不含稀土元素的磁體，其功率輸出為180千瓦。雖然像安斯泰莫使用的鐵氧體磁體這樣的無稀土磁體很常見，但它們的磁強度只有傳統(tǒng)磁體的三分之一甚至更低。因此，為了達到傳統(tǒng)電機的性能，這種電機的體積需要大約是其三倍。這款新型180千瓦電機的體積雖然沒有那么大，但其有效長度比使用釹磁體的180千瓦永磁電機（PSM）長30%。

這款新型電機的長度“僅”比同等功率的永磁電機長30%（而非200%），這得益于其特殊研發(fā)的轉(zhuǎn)子鐵芯。安斯泰莫沒有采用帶有釹磁體的鐵芯，而是設(shè)計了一種所謂的“多層磁通結(jié)構(gòu)”，以彌補鐵氧體磁體的缺陷。該電機利用轉(zhuǎn)子鐵芯形狀造成的磁阻差異來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。這種特殊結(jié)構(gòu)將磁力傳遞路徑分成多層。同時，該公司表示通過精確控制電流，在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)形成磁極，這樣就可以補償釹磁體產(chǎn)生的強大磁力。

然而，安斯泰莫也闡述了該電機距離量產(chǎn)還需要一段時間的原因：在轉(zhuǎn)子鐵芯中形成磁極需要更高的電流流過定子線圈（電機的固定部分）。這會帶來挑戰(zhàn)，因為線圈會因此產(chǎn)生更多熱量。為了解決這個問題，該公司開發(fā)了一種結(jié)構(gòu)，將線圈的槽口和端部浸入冷卻油中。據(jù)該公司稱，這種方法有效地減少了電機產(chǎn)生的額外熱量。

安斯泰莫開發(fā)了兩種類型的同步磁阻電機。第一種是“磁輔助同步磁阻電機”，采用前述的鐵氧體磁體，其功率輸出為180千瓦。對于全輪驅(qū)動系統(tǒng)的輔助驅(qū)動，可以使用無磁轉(zhuǎn)子磁阻電機。該電機采用相同的轉(zhuǎn)子鐵芯，具有“多層磁通結(jié)構(gòu)”，但沒有鐵氧體磁體。在這種配置下，其最大功率輸出為135千瓦，系統(tǒng)總功率為315千瓦。

安斯泰莫表示由于輔助驅(qū)動裝置中的嵌入式磁體在主驅(qū)動轉(zhuǎn)子滑行旋轉(zhuǎn)過程中會起到制動作用，從而導(dǎo)致能量損失，因此，輔助驅(qū)動裝置僅在需要提供高達135千瓦的動力輔助時才運行，從而降低了整個純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的總功耗。該同步磁阻電機計劃于2030年投入實際應(yīng)用。