无稀土磁铁技术能否给电动汽车提供高功率和高扭矩的电机

燃料的废气和非废气排放在城市环境造成严重的健康问题，电动车是改善城市空气质量的有效解决方案 ，因此， 从传统的燃料汽车转变为电动汽车，可以是全电动的或混合动力汽车，对于减少客运和货运的碳排放至关重要，包括城市交通和降低呼吸道疾病的发病率。 尽管最近汽车行业取得了进步，但电动汽车市场引入已经十年几种电动汽车模型（FEV和HEV），全球市场还没起飞，电动汽车技术尚未出现被广大公众视为可行的替代方案或满足道路机动性。

电动汽车技术问题需要针对解决长期的环境和经济可持续性， 同时最大限度地减少原材料对环境的影响并确保电动汽车制造供应链完整性，大规模电动汽车的普及面临三个主要技术瓶颈， 仍然需要解决。

1）目前市场可提供汽车电池储能装置持久性性能，即使用寿命超过10年，并具有能量密度大于300 Wh / kg，成本远低于200 $ / kWh。2）部署可互操作的充电基础架构服务。3）完全集成、节能和可扩展的可用性动力总成技术，例如动力电子和电机，成本和性能可与当前内燃机成本相比 。

稀土磁铁

就动力总成和电机而言，稀土磁铁的高剩磁使电机具有高功率和高扭矩性能，电动汽车依赖稀土磁铁来构建电机的拓扑结构。稀土矿的开采和加工还具有很大的负面影响， 如果不严格控制，会对环境产生影响，释放有害元素，例如氟，硫，酸，甚至放射性铀和钍等物质进入环境，从而造成大量不可控制的损害。绿色和平组织在2011年报道了罕见的灾难性影响，地球开采活动对环境和可怕健康的影响，人口致癌和放射性废物，带来居住在附近的采掘场暴露的风险。

为了减轻稀土的供应链和健康风险，反复声明全球最大的汽车原始设备制造商（OEM）制造的产品开发和采用无稀土技术的行业定位，这些替代解决方案，其中包括开关磁阻电机，磁通开关电机和同步磁阻电机。 要使这些电机技术在市场上具有竞争力， 缺乏稀土性能的磁铁必须通过增强的电磁力和电机的定子和转子组件的机械设计来满足。

无稀土磁铁电机现状

假设一台50 kW电机与车辆行驶时的整备重量为1吨，根据设计目的和市场流行的电机技术和约束之间的汽车应用的能耗，初步对不同的电机功能进行对比 （例如，稀土需求，成本，行驶周期效率， 热集成，功率密度，安全性，制造和定性地比较了拆卸，噪音和大量销售性）， 用于同步磁阻电机（SYRM），感应机（IM）， 内部永磁电机（IPM）和开关磁阻电机（SRM），电气励磁同步电机 （EE）和SRM，范围从0（最差）到5（最佳）。

上图结果以kWh / 100 km为单位，表明SYRM方案可提供最佳能源，满足所有驾驶循环的整体效率，采用无稀土的铁氧体永磁体的设计，从而设计出永磁辅助同步磁阻机（PMaSYRM）。

PMaSYRM专为在后桥中进行集成而设计驱动两厢FEV，性能要求符合当前和将来的参考类型批准所施加的轻型车辆的工作周期。PMaSYRM电机的最小设计参数满足车辆最高时速为130 km / h，具有爬坡能力低速坡度为20％，同时满足较大的车辆，即路缘重为B级乘用车 1,760千克和路缘重量为3500千克的轻型商用车。

结论

目前用于无稀土机器的最新技术，可提供更好的驾驶性能和轻巧的设计， 从而提高功率密度并减轻重量，尽可能少地依赖稀缺和昂贵的原材料，包括电力电子设备的智能包装和集成热管理，从而提高效率，降低复杂性和改善可制造性，在广泛的运营范围内提高整体驱动能效条件，考虑到各种实际操作约束，适用于中等批量生产，并实现高效的拆卸和回收，集成动力传动系统的过程。