无稀土电机,会是下一个起飞的风口吗?
近几年,越来越多企业开启了对无稀土电机的研发。
前段时间某全球大型新能源汽车公司表示,新一代驱动电机将不再使用稀土,开启无稀土电机的研发。此消息直接激起了A股市场稀土板块的震荡,稀土价格出现滑落,引发了国内不少稀土企业的担忧和危机,也让“无稀土电机”这一概念引发热议。
为什么要“去稀土化”?
要理解这个问题,首先我们需要了解什么是永磁同步电机。
永磁同步电机简而言之就是可用于工业设备驱动、新能源汽车、家用电器等领域的发动机或电动机,其高效能主要依靠稀土永磁体,相当于新能源汽车的“心脏”。
但很明显,稀土作为一种稀有资源,其成本价格和加工费用都不菲,这也在一定程度上导致电机价格居高不下,进而影响终端产品价格。而随着新能源汽车、高效工业电机需求的日益旺盛,稀土资源的供应愈发紧缺,价格受市场影响波动明显,这也制约了整个行业的平稳发展。
在这样的现实条件下,电机“去稀土化”就成为了行业共识的降本提效方法,各大企业都竞相开启对无稀土电机的研究。外国新能源汽车厂商宣布下一代永磁电机将完全不使用稀土材料,一方面是为了降本提效,另一方面也是为了摆脱对中国稀土市场的依赖。
而在“无稀土磁阻电机”这个概念爆火前,就已经有中国企业通过技术创新实现了电机无稀土化。大家不知道的是,率先进入这个研发领域的不是哪家新能源汽车公司,而是来自坐落于珠三角经济圈的老牌国产家电企业——格力电器。
中国制造里的“潜力股”
其实早在2011年格力电器凯邦电机公司就通过对无稀土技术的多方论证和技术攻关,成功研发出了铁氧体永磁辅助同步磁阻电机。并将该技术大批量应用于变频空调上,开启了无稀土磁阻电机大规模应用的先河。这是制冷行业首次也是唯一一家拥有不使用稀土的全系列高效变频空调技术。凭借这项技术,格力电器一举拿下广东省科学技术特等奖,惊艳夺魁。
2018年格力还成功研发出可应用于新能源商用汽车领域的无稀土磁阻电机,最大功率超过200kW,可以使新能源汽车驱动电机摆脱对稀土资源的依赖。
这项技术也获得了首届粤港澳大湾区高价值专利布局大赛金奖、德国纽伦堡国际发明展金奖,打破了无稀土永磁电机无法在大功率场景应用的技术偏见,收获了社会层面和技术领域的双重认可。
除了空调、新能源汽车领域,格力无稀土电机在工业领域也有突出成果。如格力IE5超高效工业磁阻电机不使用稀土永磁材料,且相比同功率、同效率的传统高效异步电机体积缩小1/3以上,具备安全、高效、可靠的优势。目前已在电动油泵、电液伺服、电动叉车开发出系列产品,服务更多的行业客户。
抓住科技红利
近几年,越来越多企业开启了对无稀土电机的研发。但无论如何对外高谈阔论,行业内全面掌握无稀土电机并推出产品的企业毕竟还是少数,不懂行的人就容易落入“概念陷阱”。
比如有部分企业同样进行无稀土永磁电机研发,却由于磁阻转矩设计不合理,永磁体的材料性能差,无法实现电机的高效化,且容易退磁,只能在一些小功率场景应用;也有部分工业领域企业研发的磁阻电机存在功率因数低、效率低的问题,只能做异步电机的替代,推广应用比较少。
而格力研发的永磁辅助同步磁阻电机,通过增大电机交、直轴电感差异,以磁阻转矩为主,降低对永磁体的性能要求,进而实现无稀土化。同时还配有凸极性和反电势,适合无位置传感器驱动。不使用价格昂贵的永磁体,产品经济性和平稳性更好,更适合大规模生产。
据了解,目前格力已申请新型磁阻电机专利超过150件、授权专利90件,获得5项美国发明专利授权、5项欧洲发明专利授权,是目前全球无稀土磁阻电机专利最多的企业。
2021年格力工业用永磁辅助磁阻同步电机技术入选工业和信息化部组织的“国家工业节能技术推荐目录”。2019年新华社、意大利安莎社报道,格力电器将自主研发的新型无稀土磁阻电机专利技术授权给全球最大的水泵企业丹麦格兰富公司,格力强大的技术优势再次收获国际认可。
无稀土磁阻电机的未来之路
如今,格力的无稀土磁阻电机已从概念研发到大面积落地在新能源商用车、物流车、洗扫车等领域,凭借高品质性能和稳定运行的产品优势获得了强大的市场效应。
就在最近,格力凯邦电机高效新型无稀土磁阻电机新品发布会在深圳国际会展中心(宝安)召开,珠海凯邦电机技术负责人就磁阻电机产品、产品应用、技术成果等多层面进行《高效新型无稀土磁阻电机研究及应用》主题演讲,旨在梳理行业突破新方向,探寻“碳达峰、碳中和”的未来前景。
作为资源大国,中国在继续保持高能耗型作业,还是对原有工业体系“刮骨疗伤”的选择中,选择了以新能源为突破口促使工业转型。
我们也能看到,这几年中国在新能源领域不断有大动作,通过政策支持、市场引进、企业扶持等方式推动其发展。2022年,国家重点研发计划《新能源汽车专题报告》提出,要研究高效无稀土驱动电机,加快研发超高效无稀土电机。这意味着,无稀土电机已经进入了国家重要技术战略储备,成为工业制品装备内的“新蓝海”,在资源转型之路上成为新的驱动力。