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当电机不再需要稀土:无稀土轴向磁通电机的三线突围

automotive electric-vehicles rare-earth motor-technology supply-chain 2026.06.15
当电机不再需要稀土:无稀土轴向磁通电机的三线突围
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当电机不再需要稀土:无稀土轴向磁通电机的三线突围

三条来自不同大陆的突围方案正在同时推进

无稀土轴向磁通电机技术概览
无稀土轴向磁通电机技术概览

一周前,Mercedes-Benz 宣布其轴向磁通电机进入量产阶段。这是汽车工业 140 年来电机技术的一次重大变化。但消息背后,一个更深层的问题正在浮现:轴向磁通电机仍然依赖稀土永磁体。全球 90% 的稀土供应集中在中国,这让电机技术从工程问题变成了地缘政治问题。

三条来自不同大陆的突围方案正在同时推进:硅谷初创 Conifer 用铁基永磁体替代稀土,德国政府资助的 NAFTech 项目探索同步磁阻电机,印度 Matter 与美国 Niron Magnetics 押注氮化铁技术。三条路线代表三种不同的工程哲学、三种市场切入策略、三种供应链安全叙事。它们能否在性能、成本和可制造性之间找到平衡,将决定电动车行业能否真正摆脱稀土依赖。

三条路线速写

Conifer 铁基永磁体轴向磁通电机
Conifer 铁基永磁体轴向磁通电机

Conifer:硅谷的铁磁体赌注

Conifer 是一家硅谷初创公司,创始团队来自 Lucid Motors 和 Apple 汽车项目(已被取消的 Titan 项目)。他们的核心创新在于:在旋转板更外侧放置更多质量的弱磁铁,同时提高转速。这种设计让铁基永磁体也能达到足够的扭矩密度,无需稀土。

Conifer 选择了轮毂电机设计,直接将电机集成在车轮内部。这对底盘结构的影响是颠覆性的:不需要传动轴、不需要差速器、不需要传统的动力总成空间,底盘可以被完全重新设计。

首个客户 Lyra Energy 的目标是打造「两轮车领域的 Tesla」。这个市场切入策略很有战略眼光。全球两轮车市场 2029 年预计达到 2180 亿美元,仅亚洲每年就销售 4500 万台。Conifer 已完成 2000 万美元融资,声称其电机效率比传统电机高 20%,价格相当。

NAFTech:德国的学术严谨

NAFTech 是一个由德国政府资助的研究项目,目标是开发无稀土轴向磁通同步磁阻电机(AF-SynRM)。项目汇集了 RWTH Aachen、Stuttgart 大学和 FAU Erlangen 三所德国顶级工科院校的研究力量。

同步磁阻电机(SynRM)的原理与永磁电机完全不同:它不使用任何永磁体,而是利用转子铁芯中磁阻差异来产生转矩。传统 SynRM 的问题是扭矩密度较低,但 NAFTech 的创新在于将 SynRM 的无磁铁优势与轴向磁通的高扭矩密度相结合,理论上可以实现材料成本降低 50%。

项目研究期为 2025-2027 年,主要面向中小企业。这种定位暗示 NAFTech 不是在为 BMW 或 Mercedes 这样的巨头开发技术,而是在为更广泛的制造业生态提供可负担的无稀土方案。

Matter × Niron:氮化铁的化学创新

印度电动出行公司 Matter 与美国 Niron Magnetics 的合作代表了第三条路线:氮化铁磁铁。他们在 CES 2026 上展示了基于 Matter HyperShift 齿轮电动摩托车平台的无稀土可变磁通电机原型。

Niron 的核心技术是氮化铁(Fe₁₆N₂),一种被认为具有「巨磁阻效应」潜力的材料。与传统稀土永磁体(如钕铁硼)相比,氮化铁的原料是铁和氮,地球上最丰富的元素之一,完全不存在供应链安全问题。

氮化铁技术仍处于较早期阶段,量产工艺和长期稳定性是其面临的最大挑战。Matter 为其配套了液冷系统和变速箱,试图通过系统级设计来弥补单体材料性能的不足。

三角权衡:性能、成本、可制造性

三种无稀土电机技术路线对比
三种无稀土电机技术路线对比

三种路线的技术选择,本质上是在性能、成本和可制造性之间的不同权衡。

性能维度:Conifer 的铁基永磁体方案声称效率提升 20%,但这主要体现在特定工况下。NAFTech 的同步磁阻方案理论上扭矩密度较低,但成本优势明显。Niron 的氮化铁方案在磁性能上最接近稀土永磁体,但技术成熟度最低。

成本维度:NAFTech 声称材料成本可降低 50%,这对价格敏感的大众市场 EV 至关重要。Conifer 的成本声称与传统电机「相当」,但考虑到轮毂电机节省的传动系统成本,整车成本可能有优势。Niron 方案的成本取决于氮化铁磁铁的量产工艺成熟度。

可制造性维度:NAFTech 的同步磁阻方案不使用任何永磁体,制造工艺最简单。Conifer 的轮毂电机需要精确的动平衡和热管理。Niron 的氮化铁磁铁需要新的制造工艺。MPP Innovation 的案例研究还展示了一种创新的 SMC(软磁复合材料)插入件与铜的连接工艺,为感应式转子组件提供了新的工程实现路径。

值得注意的是,DeepDrive 还提出了另一种方案:使用一半磁铁材料和 80% 更少铁,通过结构优化来减少稀土用量。这种「减量使用」的策略,虽然不能完全摆脱稀土依赖,但可能是最快速落地的过渡方案。

供应链安全:从工程问题到地缘政治问题

无稀土电机对供应链的影响
无稀土电机对供应链的影响

为什么无稀土电机如此重要?答案在一张世界地图上。

中国控制着全球约 90% 的稀土供应,不仅是开采,还包括精炼和加工。这意味着,即使其他国家拥有稀土矿藏,它们仍需要将矿石运往中国进行加工。这种供应链集中度在地缘政治紧张时期是极其脆弱的。

2023 年,中国对镓和锗实施出口管制,已经让全球半导体行业感受到了供应链武器化的威力。如果类似的管制扩展到稀土领域,整个电动车产业都将面临冲击。对于 Audi、BMW、Mercedes 这样的欧洲车企来说,这种风险尤其紧迫。它们既没有美国的「通胀削减法案」提供的本地化补贴,也没有中国的垂直整合供应链。

Conifer 在其官网新闻中明确使用了「help break the world's dependence on China」(帮助打破世界对中国的依赖)这样的表述。这不是技术乐观主义,而是清醒的供应链安全战略。在当前的关税战背景下,无稀土电机被赋予了「关税防护技术」的战略意义:即使关税再高,如果你的电机不需要稀土,你的供应链就不存在关税漏洞。

设计影响:轮毂电机对底盘的颠覆

Conifer 的轮毂电机方案对汽车设计的影响,远不止「换一种电机」这么简单。

传统电动车的底盘布局是这样的:前部或后部有一台中央电机,通过传动轴和差速器将动力传递到车轮。电机、传动系统、电池包需要共享有限的底盘空间,这是一个持续的「空间争夺战」。

轮毂电机彻底改变了这个格局:电机直接在车轮内部,不需要传动轴,不需要差速器。这意味着:

  • 底盘中央可以全部用于电池包,续航里程提升
  • 车内空间可以更大,因为没有传动通道
  • 每个车轮可以独立控制扭矩,操控特性可以被精确调校
  • 整车重量分布更均匀

但轮毂电机也有其挑战:簧下质量增加(影响舒适性)、车轮内部的热管理、防水防尘密封等。Conifer 的工程师需要在效率、重量和可靠性之间找到平衡。

对于工业设计师来说,轮毂电机意味着车身比例可以被完全重新定义。没有了发动机舱的传统约束,车头可以更低更短。没有了传动通道,车内地板可以完全平坦。没有了后轴差速器,后部空间可以被重新利用。这种底盘自由度的提升,可能催生出全新形态的电动车。

结论:从「能造」到「能造得不依赖稀土」

无稀土电机的未来展望
无稀土电机的未来展望

Mercedes 轴向磁通电机的量产解决了电机技术的「从 0 到 1」问题,证明轴向磁通电机可以大规模生产,性能优于传统径向磁通电机。但无稀土方案需要解决的是「从 1 到 100」的问题,如何在不依赖稀土的前提下,实现同样的性能、更低的成本、和可靠的供应链。

三条路线各有其逻辑:Conifer 用轮毂电机形态和两轮车市场切入,是一种「先做小、再做大」的渐进策略。NAFTech 用学术研究和政府资助打基础,是一种「先研究、再转化」的稳健策略。Matter × Niron 用氮化铁化学创新挑战材料极限,是一种「从根本材料突破」的激进策略。

它们之间的关系不是「非此即彼」,而是「殊途同归」。在全球稀土供应链高度不确定的 2026 年,行业需要的不是一条「最优路线」,而是多条「可行路线」的并行推进。技术多样性本身就是供应链安全的一种形式

最终,Mercedes 解决了「轴向磁通电机如何量产」的问题,而 Conifer、NAFTech、Niron 正在解决「如何在不依赖中国的前提下量产」的问题。后者可能是电动车行业在 2020 年代面临的最关键工程挑战。它的答案,将决定全球电动车产业的供应链韧性。

参考来源

  1. Conifer 官网 - These Electric Motors Could Help Break the World's Dependence on China
  2. Electrive - PEM Announces Research into Axial Flux Motor Without Rare Earth Magnets
  3. AckoDrive - Matter × Niron Magnetics Unveil Rare Earth-Free Variable Flux Motor Prototype
  4. Design News - Axial Flux Motors: The Next Big Thing in EV Propulsion
  5. Electrive - MAXIMA Project Reports Affordable Axial Flux Motor Development
  6. MPP Innovation - Case Study: Axial Flux with No Rare Earth Magnets