How New Motors Could Transform the EV Industry
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电动汽车是绿色能源转型的重要组成部分，但它们的一些关键组件是使用稀土元素制造的。这些元素的开采和精炼可能是高度有毒和对环境破坏的，且供应链政治复杂。工程师和汽车制造商如特斯拉、通用汽车和斯坦兰蒂斯现在正在竞相制造不需要稀土磁铁的电机，但他们必须找到匹配效率的方法。《华尔街日报》矿业和商品记者瑞安农·霍伊尔与主持人丹尼·刘易斯讨论了为什么各国和公司正在寻找稀土的替代品。此外，橡树岭国家实验室的工程师布拉克·奥兹皮内奇告诉我们新电机可能会将电动汽车行业带到何处。

对于电动汽车初创公司来说，情况正在从坏变得更糟 稀土价格处于低迷状态。中国希望保持这种状态。 Lynas押注新稀土产品，打破中国的控制

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随着电动汽车市场的增长和技术的进步，人们通常谈论最多的部分是电池，这很合理。它是与燃油车和卡车最明显的区别。它也是电动汽车中最昂贵的部分，但还有另一个非常重要的技术部分，对于提高电动汽车的能效至关重要，那就是电机。而目前许多电动汽车的电机依赖于由一类金属元素制成的稀土磁铁。

我们谈论的是十几种不同的元素，它们在元素周期表的底部。如果你还记得学校的内容，恶魔和叙利亚，你就会知道M.W.J。

记者瑞安农·霍伊尔报道矿业和商品。她表示，稀土制成的磁铁被用于各种电子产品，从智能手机到电动汽车。

在电动汽车中，稀土用于电机中的强大磁铁，帮助将电池中储存的电能转化为旋转的动力。

但稀土存在一个问题。并不是说它们真的稀有。这个名字有点误导，但关于谁在开采它们存在很大的担忧。

中国开采了全球约60%的稀土，精炼的比例接近90%。而中国基本上精炼了所有的重稀土元素，比如用于磁铁的钕，这实际上在任何过渡金属的精炼中具有最高的地理集中度，这些金属在能源转型中是必需的。

这使得一些电动汽车制造商和工程师试图寻找替代方法来制造电机，这些电机要么对稀土元素的依赖较少，要么根本不使用它们。《华尔街日报》报道，这是未来的一切。

我是丹尼·刘易斯。今天的节目全部围绕稀土元素展开，为什么它们对电动汽车如此重要，以及减少它们的使用或完全摆脱它们可能会如何改变未来电动汽车的制造方式以及它们的成本。这是在广告之后。

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首先要问的问题是，我们最终希望与人工智能建立什么样的关系？人工智能的目的并不是取代人类，而是增强人类智能。只要你对自己可能想要的方向有一点想法，我就会问诸如为了赢得人们对这种模型的信任需要什么的问题。

嘿，瑞安农。那么，稀土元素为什么如此重要？

它们被用于我们每天使用的许多不同技术中，从智能手机到冬季运动设备、MRI机器，以及传统的汽油动力和电动汽车。它们的使用量很小，但实际上在地面上有丰富的储量。它们之所以难以开采和加工，是因为它们通常集中在一个地方，使得开采变得有利可图，而在开采过程中，它们又很难彼此分离。它们通常还伴随有放射性元素，如铀，这在加工时会引发环境问题。

当它们被用于这些技术中，比如电动汽车时，它们的用途是什么？

它们的关键作用是使产品更小、更轻。在电动汽车中，稀土用于电机中的强大磁铁，帮助将电池中储存的电能转化为旋转的动力。除了我们日常使用的设备外，还有无数的国防应用，比如激光、精确制导导弹、夜视镜、潜艇的社交系统等等，这也是它们在美国等地被指定为关键矿物的部分原因。

它们在哪里被发现，我们又该如何获取它们？

是的，世界各地都有储备。但稀土供应链面临的最大问题之一是，目前它们在中国的集中度极高。中国开采了全球约60%的稀土，精炼的比例接近90%，而中国基本上精炼了所有的重稀土元素，比如钕，这实际上在任何过渡金属的精炼中具有最高的地理集中度，这些金属在能源转型中是必需的。

是的，这是国际能源机构的报告。关于中国在市场上占据如此大份额的担忧是什么？

首先，任何依赖单一供应来源的情况都是有问题的，因为正如疫情所示，健康危机或自然灾害可能会使由单一国家主导的供应链陷入混乱。此外，关于任何一个国家主导的担忧，中国在这一市场中扮演主导角色的事实也令人非常担忧。

对于西方政策制定者来说，这涉及到地缘政治风险的层面，以及对中国可能在某一天关闭供应的担忧。2010年，中国推动全球稀土价格急剧上涨，在某些情况下上涨了十倍，当时它将出口配额削减了40%。中国表示这一决定与环境清理有关，但引发了强烈反对，世界贸易组织随后表示这违反了全球贸易规则，这在行业的集体记忆中仍然非常强烈。此外，还有人担心中国在获取市场份额时的做法。

许多政策制定者认为，中国的生产过剩，不仅是稀土，还有许多其他材料。如今，在某些领域，价格非常疲软，而中国仍在努力提高产量。这使得其他地方的投资变得非常困难。

如果稀土价格上涨，这将导致成本转嫁给消费者，使电动汽车、手机或笔记本电脑的价格上涨。因为目前，尽管制造商正在努力减少对稀土的依赖，或用更易获得的材料替代，但这些技术仍然依赖于稀土。今天，最有效的电动汽车电机仍然是用稀土制造的。

因此，消费者最终要么会为电动汽车支付更高的价格，要么就意味着他们将拥有一个效率较低的产品。想想疫情期间全球芯片短缺的情况。我认为这表明供应链中一个关键环节的失败可能会影响我们多快能将汽车开出车行或购买新手机。而对稀土的干扰可能会立即产生连锁反应，尤其是在许多行业中，技术尚未成熟，寻找替代解决方案。

瑞安农·霍伊尔报道矿业和商品，为《华尔街日报》服务。感谢您的加入。

谢谢。

我们刚刚听说制造商正在努力减少对稀土的依赖，这可能会使未来的电动汽车更便宜。接下来，我们将听取来自橡树岭国家实验室的一位高级研究员的意见，他正在通过设计不那么依赖稀土的新电机来解决这个问题，请继续关注。

那么，制造不使用稀土元素的电动汽车电机需要什么？加入我们的是布拉克·奥兹皮内奇。他是一名电气工程师，也是田纳西州橡树岭国家实验室车辆和移动系统研究部门的负责人。

那么，让我们来一点工程基础知识。电动汽车电机由哪些部分组成？

主要有两个部分。一个叫定子，是电机的静止部分，另一个是转子，是旋转的部分。因此，我们将能量传送到定子，产生一个旋转的磁场。

这就是电机旋转的方式，从而实现运动。为了实现这一点，我们必须给转子供电，有多种方法可以做到这一点。一种是外部供电，可以将刷子连接到转子上，从而将能量从定子传送到转子。

但你知道，这也意味着我们必须担心另一个需要维护的部件，比如我们需要更换油和其他部件。现在我们还需要维护这些刷子。我们可以消除这一点。

当然，使用永磁电机时，我们不需要这些刷子。我们不需要将外部能量传送到转子，因为磁铁实际上产生了能量，使转子能够跟随定子产生的电磁场。你将它们磁化并放入转子中，它们就会工作，除非它们被消磁。

这些磁铁通常是由稀土金属制成的，对吗？

这些材料具有优良的磁性特性，而我们常用的材料是钕、铁和硼。因此，你有铁路材料、铁和硼来制造强磁铁。我们使用这些材料的原因是它们能制造出强磁铁。

如果我们有强磁铁，那么电机就可以更小、更高效。如果它们更高效，这意味着汽车可以在相同电池容量下行驶更远。

对吧？因为电动汽车的关键就是效率。

没错。效率将增加你的续航里程。你将节省能源。我们总是听说电池太贵、太大。因此，我们希望从这些电池中榨取每一分能量。消除这些材料一直非常困难。

如果你使用一些不使用任何磁铁的电机，你会得到更大的电机，效率可能会受到影响。因此，我们研究了不同的国内磁性材料，面临的挑战是它们都受温度限制。如果我们能让电动机在更高的温度下运行，我们实际上可以拥有更小的电机，但我们必须将它们保持在某个温度以下。

为了做到这一点，我们要么必须降低电阻，要么必须更好地冷却它们。如果你更好地冷却它们，这意味着你必须提高热管理系统的效率。如果你想降低电阻，那么你需要更厚的导体。

这样一来，电机的尺寸就会增加。如果你在电动机中使用的材料能够在较高温度下运行，那么你就不必担心过多的冷却。这有助于减小电机的尺寸。

如果这些磁铁在更高温度下运行，会发生什么？

这些磁铁会失去磁性，因此它们将不再是磁铁，并且将无法再运行。你需要一个新的电机。

但你的发动机块。

基本上就报废了。

好的。嗯，是的，绝对不想这样。

这就是为什么我们设计这些东西，以确保它们在安全操作的情况下运行。面临的挑战是，我们正在研究这些新技术，我们希望确保它们在车辆中没有负面影响。

对于未来的电动汽车来说，能够拥有一个使用更少稀土材料的小型电机意味着什么？

我们认为这些电机在乘用车中刚刚起步。有些型号没有任何磁铁，但有时会有关于振动的投诉。这也是人们喜欢使用稀土电机的原因之一，因为它们的振动较少。但在长途卡车等领域，电机离驾驶员更远，这些振动可能不是问题，因为它们可能会通过传动轴被衰减。因此，这可能是它们的另一个市场。

为了使电动汽车行业在未来几年转向使用最少稀土或无稀土电机，需要发生什么？

我认为，如果有可用的可信技术，如果它们足够小，并且如果它们的成本低于性能差异的补偿，那么就会发生这种情况。你会得到与稀土电机相当的性能，因为作为研究人员，我希望提出最佳和最伟大的技术，然后他们会在此之后确保这些技术准备好商业化。正如我提到的，这不仅仅是一项技术，而是平行解决方案。

我认为这些不使用磁铁的电机将在即将到来的车辆中得到更多应用。我们目前正在做的主要事情是努力匹配性能，以便未来使用这些电机的驾驶员不会感受到性能的差异，但他们可能会看到车辆成本的降低。这对我们来说将是一个胜利。

布拉克·奥兹皮内奇是橡树岭国家实验室车辆和移动系统研究部门的负责人。感谢您的加入。谢谢你，丹尼。《一切未来》是《华尔街日报》的制作。

本集由我，丹尼·刘易斯制作，我们的事实检查员是迈克尔·莱维尔，音效设计师是我们的团队成员。喜欢这个节目，请告诉你的朋友，并在你喜欢的平台上给我们留下五星评价。感谢收听。