虽然电车才发展没几年，但是电机的发展从始至今也有二百多年的历史，尤其是在电车时代来临之后，电机的发展变得更的迅速和完善，而且对于一台电车来说，电池技术和性能决定的是一台车的下限，而电机则是整个木桶中最长的那块木板。

  我们拿三家车企售价相近的车辆所搭载的电机作对比，分别是来自比亚迪海豹（参数丨图片）的TZ200X YC电机、问界M7的华为DriveOne电机以及特斯拉Model 3的3D6电机，并将在定子和转子两个大方面进行解析对比。

  首先我们要了解定子和转子分别都是什么，简单来说就是定子安装在机壳上，转子在其中转动，对于永磁同步电机来说，都是定子上面有绕组线圈，转子为永磁体，通过电流和磁场的作用驱动车辆。

  所以在简单了解之后我们就不难发现，对于定子来说，最重要的就是绕组线圈上的科技，在横切这三台电机后我们得知，比亚迪采用的是6层扁线层扁线圈而华为的电机则是采用了圆铜线的设计。

  在比亚迪的8合1电机发布之初我们就不少听过扁线圈这个名词，那究竟特斯拉和比亚迪都采用的扁线圈和华为的普通圆线圈相比谁更好呢？

  通过图片我们大家可以看出来，即使是圆线圈的数量更多，但是在槽内的占比比例明显是扁线圈更高一点，这也就是电机所说的槽满率。更高的槽满率会使得产生的磁场会更强，电机的功率也就越大。然而同样都是扁线层谁更好呢？

  在结论上是并不确定的，每一层的线圈外部都要有绝缘漆进行包裹，线圈越多，绝缘漆就会越多，槽满率相对就会下降，但是多线圈同样带来了更多的电流表面积，在电机的趋肤效应上，表面积越大，电机功率也就会越优秀，所以权衡之下结论并不好下，但是能确定的是，线圈数量少，低功率区间表现会更好，高功率区间会下降，线圈数量越高，结果则相反。

  接下来我们再看看电机的另一重要部分-转子。转子的主要构成部分是内部的永磁体、外表面静音槽以及中央的轴。先来说轴的部分，除了固定转子的转动范围外，轴还有一个重要的任务就是冷却散热。

  三台电机的轴部分都具有油冷散热功能，这一点对于电机来说至关重要，永磁体的特性就是受高温后会永久不可逆退磁，如果冷却做不好的话，永磁体没有了磁性，电机也就只能是废铁一堆。

  轴的表现都近乎一致，但在电机表面的处理上，比亚迪则更加细致，特斯拉采用的是三段式静音槽设计，而比亚迪和华为则更为复杂许多，采用了6段。转子外表的静音槽会在转子高速转动时分流噪音，这一点很像斜齿轮与直齿轮的区别，所以在电机NVH的表现上，比亚迪和华为做的更加优秀。

  最后就是永磁体排列方面，特斯拉采用的是单V型永磁体排列，而比亚迪和华为都采用了双V型排列，其实在性能上的差别并不大，但是双V型会使得磁感线损失更少，换句话说也就是更加节能。

  在看完三台电机的转子和定子技术后，我们简单做个总结。在定子的线圈布局上，特斯拉和比亚迪的功率更优秀，华为的电流更高，而在转子方面，特斯拉明显在噪音处理和节能上没有另外两家做的优秀。但电机的机械构成并不只是这么简单，而且往往牵一发而动全身，任何单一零件的优劣并不足以说明整体的优劣，而且电车的总体性能也是要三电系统相互作用。但至少在定位上，比亚迪和华为还是以家用为主，而特斯拉更偏向于运动。

  我们都知道，特斯拉的Model 3使用了永磁同步电机，并没用它看家的交流异步电机。所以这次我们借着这个机会，为大家科普一下关于新能源车辆最重要的硬件之一 ——电机。

  电机(英文:Electric machinery，俗称马达)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。目的是将电能转化为机械能。

  目前新能源汽车电机大致上可以分为两类。一类是感应电动机也就是特斯拉Model S/X上应用的交流异步电机。

  第二类就是model 3和绝大部分国产新能源汽车，应用的永磁同步电动机。

  其实在细分的话，还有一个开关磁阻电机，但其主要使用在于新能源商用车领域，我们这次就不涉及了。

  如果要说他们的之间的区别，首先我们要科普一下两个在电动机中常见的名词：定子/转子。这两者是一台电机中不可或缺的零件。

  为了让大家更形象的了解，我可是狠心拆了一个收藏多年的田宫四驱车马达啊~！没错，就是大伙儿时玩的四驱车马达，这也是最简单的一种直流电机，原理跟真车上的大致相同。

  我们看下图，能看到在外壳内侧沾着两块磁铁，这两块磁铁就是定子，用白话说就是：不动的部分就是定子。

  正统的说就是：定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分所组成。主要的作用是为电子提供磁场。

  那转子也就好理解了，一直在旋转的就是转子，它就长下边这样。转子中间缠绕的是铜线，作用是导电。小时候总是自己绕马达，换更粗的铜线绕更多的圈数，为的就是让更多的电流经过提升转速。

  把定子和转子结合到一起，形成电机时就是下边的样子。定子负责产生励磁磁场，对处在其中的通电导体产生力的作用。转子槽中有铜线,当装上电池打开开关，铜线被通电时,就会在励磁作用下旋转，转子转动将电能转化为机械能，通过两头的齿轮带动前后车轮运动。

  不同种类的电机，定子、转子的结构也不同，但相同的是定子是不动的，产生磁场。转子是转动的，在定子的磁场中受力转动。

  交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。对定子绕组通往三相交流电源后，产生旋转磁场并切割转子，获得转矩。

  交流异步电机转子的转速，总是慢于定子旋转磁场的转速，因此表现为异步运行。感应电机的特点为：结构相对比较简单、成本较低、功率更大。缺点就是体积大，重量重，代表车型有特斯拉的Model S/X以及蔚来ES8。

  看到这里，大多数人应该就能明白为什么特斯拉的车型动不动就能两秒多破百了，很大一部分因素就是因为交流异步电机功率更大的特性。

  永磁同步电机在结构上与交流异步电机相似，主要的组成部件同样是定子和转子，其中定子的结构与交流异步电机上的一致，但转子由一块永磁体构成。永磁同步电机转子的速度是和定子同步的，且转子是磁性很强的永磁体，磁场不会消失，所以叫作“永磁同步电机”。

  相比交流异步电机，永磁同步电机能量转换效率比较高、且能耗较低。咱们上边也提到了，基本上国内的新能源汽车都在使用永磁同步电机。因为同等功率下永磁同步电机的体积更小，效率更高。

  但更关键的是，永磁同步电机所需要的钕铁硼永磁材料需要用稀土资源。而我国拥有全球50%以上的稀土资源，钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%。这样一来，外国车企想要用永磁同步电机的话，就必须考虑进口稀土材料或电机总成的问题。

  个人认为，由于Model 3的整体尺寸更小，整个底盘空间更为紧张，为了能有更多地空间放置电池组，保证续航里程，只能用性能换取电能利用率，使用体积更小的永磁同步电机。而永磁同步电机虽然输出功率稍逊，但永磁同步电机综合效率却高于交流异步电机，同时稳定性更好。

  小编最近看了一篇有关特斯拉产业链的文章，其中电机部分的钕铁硼磁性材料是由中国的中科三环企业来提供。其实，早在2016年10月，特斯拉就与中国的磁性材料公司中科三环签署了《特斯拉零部件采购通用条款》。双方的交易的主角就是钕铁硼材料，也就是永磁同步电机的核心材料。人家特斯拉早有打算，所以也就不足为奇了是吧。

  价格屠夫”特斯拉“砍向”永磁电机 不用稀土是“进化”的选择 还是无奈的放弃？

  价格屠夫”特斯拉继续朝制造端挤压成本，这一次瞄准的是永磁电机。在刚结束的年度投资者日活动上，特斯拉动力总成工程副总裁Colin Campbell提到，特斯拉下一代永磁驱动电机中完全不用任何稀土材料。

  对此，多位稀土行业有关人员告诉财联社记者，“目前可完全替代稀土永磁的技术不存在”、“短期内是不有几率发生的”，中国稀土行业协会有关人员更是对财联社记者直言“没有可能”。不过，财联社记者通过和电机技术专家交流获悉，要实现不用稀土的永磁电机目前已有清晰路线，可替代的磁材也有几种。

  有新能源汽车行业人士对财联社记者表示，从综合性能来看，目前使用稀土原料的永磁同步电机最具优势。如果不用稀土，势必会影响新能源汽车整车续航；若不使用重稀土，不但会增加验证，而且客户或会借此砍价。

  苏州达思灵电机有限公司董事长吴德平 (Walter Wu)对财联社记者称，“马斯克推动的其实就是一种新的材料技术的创新，即不用稀土来制造高性能磁钢，不一定和电动车驱动必然的联系。一旦这项材料技术实现突破，那么整个电机界都会受益。”

  Colin Campbell表示，在2017年至2022年期间，由于提高了传动系统的效率，他们已成功地将新Model 3驱动模块的稀土使用量减少了25%。根据现场幻灯片展示，在特斯拉现行使用的电机中，三种稀土元素分别使用了500g、10g和10g。据特斯拉透露，下一代电机将三种稀土元素的用量都降至0g。

  业内猜测，特斯拉展示的三个稀土元素中，第一个元素可能是钕，另外两个是镝和铽。有业内人士认为，特斯拉只是说下一代电机不用稀土元素，别的部位可能还会继续用。

  多位业内人士对财联社记者分析表示，促使特斯拉“放弃稀土造电机”的问题大多有两方面：一种原因是美国稀土供应不足，主要依赖进口；另一方面是目前稀土价格偏高。梁亚非对财联社记者指出，稀土材料是电机成本最大的部分，约占3成以上。

  据外媒报道，2018年3月特斯拉Model 3车型将放弃使用感应电机改为永磁同步电机。生意社多个方面数据显示，2018年初稀土指数为332，该指数值于2022年2月24日达到峰值1007，相较2018年初增长了203.3%。截至2023年3月2日，生意社稀土指数为612，较2018年初增长了84.3%。

  事实上，受资源限制和稀土价格波动影响，国外团队一直在研究稀土的替代品。据彭博等外国媒体报道，2022年10月，剑桥大学一团队和来自奥地利的合作者发现了一种制造新型磁性材料铁-镍(tetrataenite)的新方法，有望成为稀土永磁的替代品。

  “目前新能源汽车钕铁硼永磁材料的消耗量约占市场需求量的1/3左右，可以说，新能源车对稀土永磁的需求支撑了市场和价格。如果特斯拉开发出成本更低的永磁电机，其他新能源车企也会跟进，受影响的不单单是目前新能源汽车对稀土永磁的需求量，还包括未来新能源汽车需求的增长空间。不仅如此，别的行业也会跟进。对稀土行业来说，这是一个颠覆性的事情。”某业内资深人士对记者如是说。

  对于特斯拉不用稀土的下一代电机计划，中科三环有关人员回应财联社记者表示，“市场上大多数的主流汽车品牌可能都是公司的客户。目前能够完完全全替代稀土的技术和产品还看不到，如果特斯拉能实现，影响确实还挺大的。但它能不能够实现，这完全是一个未知数。”

  3月2日，广晟有色（600259.SH）证券部的人说，“目前行业最先进的晶界渗透技术仅能够大大减少镝、铽等中重稀土的添加量约50%-70%，特斯拉所谓的不使用稀土仅是简短的一条新闻，并未说明其替代产品或解决方案，同时行业内也无另外的可替代稀土的重大技术性突破。个人觉得，如果特斯拉完全不用稀土的话，产品效率可能达不到标准。”

  从永磁材料发展的角度来看，目前钕铁硼永磁材料是第三代永磁材料。据了解，第四代永磁材料纳米复合材料和稀土铁氮（碳）系材料仍在研发中。这在某种程度上预示着，稀土永磁商业化应用还有非常长的路要走。

  电机是新能源汽车的三大核心零部件之一，被誉为新能源汽车的“心脏”。目前，市面上常见电机有永磁同步电机和交流异步电机，二者各有优劣。

  具体来看，永磁同步电机更节能、更轻量化，但是它要使用到稀土材料，因此造价成本更高；而交流异步电机虽具有价格上的优势，但其功率和扭矩更低，体积也更大。

  所谓永磁，是指在制造电机转子时加入永磁体，使电机的性能得到逐步提升。中商产业研究院数据显示，永磁同步电机的成本构成中永磁体的占比最大，约44.9%；交流异步同步电机成本构成中，定子铁芯叠片的占比最大为37.8%。

  业内一致认为，从综合性能来看，永磁同步电机最具优势。有关数据显示，2021年国内新能源车永磁同步电机装机比例已超过98%。

  上海梅赛德斯奔驰车辆技术有限公司首席技术官穆青对财联社记者称，“续航能力是新能源车的核心痛点之一，永磁同步电机的高效率能更好地提高续航能力。随着高性能钕铁硼永磁体和电力电子元件的逐步发展，永磁同步电机也加强完善，更符合绿色发展理念。”

  值得一提的是，特斯拉最早采用的就是不用稀土的交流感应电机，但从Model 3开始采用永磁直流电机，并最终在其他车型上也使用了这一款电机。

  穆青表示，“如果不用稀土，常规来说影响新能源汽车整车续航；不用重稀土的话，目前业内没有尝试过，因此就需要花时间去验证，会导致研发费用增加。”北京新能源汽车股份有限公司电驱系统总师梁亚非则认为，不用重稀士不但会增加验证，而且客户会借此砍价。

  新能源汽车的爆发式增长，是拉动稀土永磁需求上涨的主要的因素之一。据国金证券研究所测算，预计2023年新能源车钕铁硼占比从15%上升至26%。

  另据研究机构EVTank预测，2025年全球新能源汽车销量将超1200万辆。中科三环（000970.SZ）董秘此前表示，就目前的平均情况而言，每台新能源汽车中钕铁硼永磁材料的用量大约在2.5公斤左右。据此计算，2025全球新能源汽车对稀土磁材的需求量将达3万吨。

  值得关注的是，新能源汽车的快速地发展，驱动稀土永磁相关上市公司业绩高增长。比如，中科三环预计2022年实现归母净利润6.5亿元至9.5亿元，同比增长62.96%-138.17%；金力永磁（300748.SZ）预计2022年实现归母净利润7亿元至8.3亿元，同比增长55%-85%。中科三环和金力永磁也是特斯拉稀土永磁的主要供应商。

  据财联社记者了解，从技术突破上来说，永磁电机不依赖稀土具备技术路径，具体包括铁氧体电机、开关磁阻电机、EESM-电励磁同步电机等。此外，可替代并且已经商业化应用的永磁材料有铝镍钴（AlNiCo）、铁氧体和钐钴永磁几种类型。

  一位不愿具名的业内资深人士对财联社记者称，“马斯克一直在做一些颠覆性的事情，但我现在想不出特斯拉会用啥材料。他没有说特斯拉电机何时起不用稀土，这是最大的bug。如果不使用稀土的话，铝镍钴是一种，但它的磁性能肯定没有稀土永磁好。”

  公开资料显示，铝镍钴是最早开发出来的一种永磁材料，是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的一种合金，于20世纪30年代问世。上世纪60年代以后，随着铁氧体永磁和稀土永磁的相继问世，铝镍钴永磁在电机中的应用逐步被取代。换言之，若采用铝镍钴永磁将意味着“开倒车”。

  中金有色3月2日速评指出，铁氧体一直是低端领域稀土钕铁硼的替代品，其性能、体积等各方面都很难达到钕铁硼的水平，可以用在一些退而求其次的领域，比如汽车上的一些微电机，但是全面替代稀土永磁其实就是开了技术上的倒车；至于钐钴永磁，它本身就含有稀土元素钐，具有放射性，目前仅用于军工、航天等领域，在新能源车角度进行替代可谓是得不偿失。

  技术路径而言，梁亚非对财联社记者表示，开关磁阻电机不用稀土，但NVH（声振粗糙度）问题较大，矿用机械使用较多；使用铁氧体材料的永磁电机效率和功率输出能力会有影响，进而影响整车的续航和动力性。

  “EESM-电励磁同步电机高速效率更好，适合高速竞争力基因较强的车型和品牌，如BMW（宝马），但其CLTC（中国轻型汽车行驶工况）效率比永磁同步差。”梁亚非称。

  财联社记者通过调查了解到，BMW在第五代电驱系统上采用了并不多见的EESM自励同步电机，目前已应用在iX3、iX以及i4上，未来还会出现在电动版7系等更多车型之上。

  梁亚非进一步表示，“我觉得特斯拉下一代电机不使用稀土不是不可能。特斯拉作为一个主机厂，有可能以效率或者续航的损失，来应对可能的供应链紧张或者成本问题。它本身就是从异步电动机（感应电动机）起步，异步电动机效率也低，它都能接受。”

  中金公司有色行业首席分析师齐丁也认为，特斯拉想做材料转换的原因是他们意识到全球对于稀土及磁材的需求加速，可能会带来稀土的供不应求，因此想寻求别的解决办法。“这无疑是对稀土及磁材供需偏紧最好的印证。”

  齐丁同时表示，特斯拉设计下一代的永磁驱动电机，只不过不用稀土材料。“这说明，从技术路线上，此前特斯拉最初在Roadster使用的感应异步电机很难卷土重来。”

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