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今前段时间特斯拉宣布在CyberCab上用了新的驱动电机，比现有的驱动单元小 18%、重量轻 25%，并且效率更高。马斯克也公开回应，“该电机不含稀土，续航不打折，而且极难实现。”

不含稀土其实不是什么新鲜事。感应电机、电励磁电机都可以不含稀土。并且海外企业积极拥抱无稀土电机，也有一部分原因是中国稀土出口管制，重稀土供应链不稳定。

但是这次特斯拉无稀土电机的性能表现很亮眼，而且特斯拉已经用过感应电机，所以这次大家猜测，特斯拉用的是电励磁或者是铁氧体、钐铁氮。

当然，电励磁也不是什么新电机，宝马已经大规模量产采用了。缺点是用了碳刷，寿命可能有影响。最新的产品采购自爱信，产线就是巨力自动化提供的那条。

所以这次我们重点拆解一下铁氧体。

铁氧体在汽车驱动电机上说了很久，但一直没有量产。但铁氧体并不陌生，在汽车小电机、家电领域，铁氧体电机已经大量应用。

铁氧体在成分上BaFe₁₂O₁₉（钡铁氧体）或 SrFe₁₂O₁₉（锶铁氧体），不含稀土，只有铁、氧，加上钡或锶。当然也有牌号为了提高矫顽力和磁能积，也少量加了稀土元素，比如镧。不过这种掺杂的不在这次的讨论之列。

在开始对比之前，要先简单介绍下基础的概念，“磁滞曲线”。之前磁荟发了一篇文章，讲得非常详细，也容易理解。大家如果想进一步了解，可以搜一下。标题是“一图读懂"退磁曲线"：剩磁、矫顽力和磁能积的前世今生”。简单而言，科学家发现在给铁磁材料施加外部磁场后，材料就会被磁化。把外部磁场去掉之后，材料并不会立即消磁，而是记住了一部分磁性。除非再施加反向磁场，材料的磁性才会消失，当然如果继续施加的话，会向反方向磁化。

磁滞曲线记录的是一个铁磁材料“磁化-保持-消磁-反向磁化”的完整过程。横轴是外加磁场强度H，纵轴是材料内部的磁感应强度B。曲线的形状反映了材料的“磁化记忆能力”。（示意图来自磁荟）

从这张图就很好的理解磁钢的指标了。

剩磁Br指的是撤去外部磁场后能保留多少磁性，对应的是H为0时，B的值。

饱和磁化强度值的是材料能被磁化到什么程度，对应的是B的最大值。

矫顽力指的是需要多大的反向磁场才能消除磁性，对应的是B为0时，H的值。矫顽力又分Hcb（磁感矫顽力）和Hcj（内禀矫顽力）。Hcb指的就是B-H曲线。Hcj指的是使材料内部磁化强度M降至零所需的反向磁场，对应的是M-H曲线，两者有个公式换算，B = μ₀(H + M)（μ₀为真空磁导率，M为材料的磁化强度）。所以也能推导出来M-H曲线。在实际使用中，更关注的其实是Hcj。

磁能积指的是第二象限里B*H的最大值。在退磁曲线上，磁能积对应的是B-H退磁曲线下方能画出的最大矩形面积。之所以看磁能是因为永磁体在实际应用中，磁体总是与一个气隙组合工作。当磁铁与气隙组成磁路后，气隙会产生反向退磁作用，导致磁体内部的磁场强度H变为负值，磁感应强度B也会从剩磁Br下降。磁铁的工作点也会落在第二象限的某个点上。

磁能积B*H本质上是代表的是磁体单位体积内储存的磁场能量密度，所以磁能积反应的是磁铁在实际带负载工作时的效率。磁能积越高，意味着磁体的体积可以做小。（再次提一下，详细可以参考磁荟的文章）。

有了背景之后，就可以很好的理解铁氧体和稀土材料的对比了。

对比来看，铁氧体各方面都要明显相差于当前主流应用的钕铁硼。此外，两者的温度系数有很大的不同，总结而言就是铁氧体低温更容易退磁，钕铁硼则高温更容易退磁。同理钐铁氮也明显弱于钕铁硼。

对比完材料自身的不同外，接下来看看对电机的影响。经典的永磁同步电机电磁转矩公式为，

这个公式可以看作由两部分组成。

第一部分是电磁转矩，由永磁体和定子绕组磁链之间相互作用产生，和永磁体材料特性强相关。

第二部分是磁阻转矩，由磁阻变化而产生的，这部分与电机的设计水平和控制水平强相关。

对于磁阻转矩常规的介绍是，由于d轴和q轴磁阻不一致所引起的。因为磁通总是会优先选择走磁阻最小的路径，两个轴磁阻的不一致导致磁通在路径选择上也发生了偏向性。相同电流的情况下，dq轴磁阻差越大，磁阻转矩也就越大。

钕铁硼电机里，由于材料特性优异，所以永磁转矩重要性高，磁阻转矩是配角。但这也意味着，磁性材料特性对电机的影响也不是绝对的，可以通过结构来改善。

典型的就是磁阻电机，可以完全不需要永磁体。磁阻电机也很常见，主要问题是转矩脉动大、NVH表现差，汽车主驱里边其实也不用。

为了改善这些问题，行业内尝试在磁阻转子里嵌铁氧体，依然是用磁阻转矩打底，永磁转矩补功率因素和转矩密度。

比较有名的是ABB，在2020年推出的SynRM2 IE5就是铁氧体辅助同步磁阻电机。它有个重大的改进就是把功率因素拉到90%以上，对比IE4损耗降低了10%。不过ABB是用在工业领域的。

汽车领域的话是Astemo在2025年推出的，Astemo是本田和日立的合资公司。Astemo给出的是一个四驱的方案，主驱电机用的是铁氧体同步磁阻电机，功率是180kW，辅驱是单纯的磁阻电机，功率是135kW，合起来是315kW。

这款电机有两个关键的技术点。

一是采用了多层磁通结构，通过开发把磁力传递路径分成多层的"multi-layer flux"结构，并精确控制电流在转子铁芯内形成磁极，目的是来弥补钕磁体所产生的强磁力。

二是油冷浸润解决定子发热问题。这是因为铁氧体路线的电流比较大，需要加强散热能力。

不过Astemo也说了，相比传统的永磁电机，铁氧体同步磁阻电机体积增大了30%左右，说明小型化还是很难的。计划量产的时间是2030年左右。

这是特斯拉这次“无稀土”方案最大差异的地方。特斯拉不仅去掉了稀土，还实现了小型化和轻量化。

对于特斯拉方案的猜想还有一个方向是halbach（海尔贝克阵列）。halbach是一种磁路设计理念，简单理解就是将多块永磁体按照特定角度排列，使得磁场在阵列的一侧得到增强，另一侧磁场削弱，甚至直接为0。所以理论上，工作侧磁场可以达到常规排布的2倍，另一侧为0。除此之外，磁场利用率也可大幅提升、也可降低磁泄漏、降低电磁干扰。

当然，工作侧达到2倍是理论上，实际应用中不到1.5。

对应到铁氧体材料下，由于和钕铁硼相差太大，所以即使采用halbach阵列，也依然无法与钕铁硼比较。钐铁氮倒是有可能。但这也只是接近，超越不了钕铁硼。

另外，halbach的工艺是一大难点。理由很简单，这涉及到很多块磁铁的安装，而且铁氧体还容易碎。当然，还有一种工艺是极性各向异性，也可提升性能。但依旧无法让铁氧体还是钐铁氮超过钕铁硼。

总结来看，特斯拉“无稀土”方案到底是什么还是个迷。而且，因为有特斯拉“混碳”概念的前车之鉴，也不必过度神话特斯拉这次的“无稀土”电机。

对于国内企业而言，稀土供应并不是短板，反而是优势。唯一要关注的是“无稀土”方案是否会带来成本的优化，竞争力的提升。