不含稀土元素的电动机：这项德国技术最终使我们摆脱了对中国的依赖。

Xpert 预发布

在线联系（Konrad Wolfenstein）

语言选择 📢

发布日期：2025年10月31日 / 更新日期：2025年10月31日 – 作者：Konrad Wolfenstein

不含稀土元素的电动机：这项德国技术终于让我们摆脱对中国的依赖——原图：宝马/创意图片：Xpert.Digital

不再依赖稀土：汽车行业如何克服其最大的原材料依赖性

宝马已经在量产车上实践了这一理念：这项巧妙的发动机技术正在拯救电动汽车行业。

汽车行业目前正经历着历史上最重大的变革之一，但这种变革也暴露出一个关键的脆弱性：电动汽车对稀土元素的依赖已成为一个地缘政治风险因素，威胁着西方汽车制造商的整个电气化战略。长期以来被视为技术必需品的稀土元素依赖，如今正日益被证明是一个可以克服的障碍。宝马已经实现了量产，马勒和采埃孚也即将上市，甚至在印度，一些公司也在积极研发完全无需这些关键原材料的电动汽车。问题不再是这些技术能否取得突破，而是何时才能取得突破。

中国主导地位作为一种系统性风险

全球对中国稀土元素的依赖程度已远远超出正常的市场集中度。中国控制着全球约60%的稀土产量和90%的稀土提炼。这种主导地位并非偶然，而是数十年来国家主导的采矿能力和加工技术投资的结果。西方国家由于环境成本高昂和加工工艺复杂而忽视稀土开采，而北京很早就认识到这些原材料对21世纪技术的战略重要性。

近期事态发展清楚地表明了这种单方面依赖的脆弱性。2025年4月4日，中国首次对包括镝和铽在内的七种稀土元素实施出口管制，而镝和铽是制造高性能电机磁体的关键元素。10月9日，管制范围大幅扩大，新增五种元素，并涵盖了稀土元素的开采、加工和回收技术。自2025年12月1日起，外国公司若想向第三国出口含有中国稀土元素的产品，甚至需要获得相关许可。

这些措施揭示了经济战的新层面。中国不仅利用原材料管制来制衡美国，更将其作为控制整个价值链的工具。原材料出口限制和技术转让管制相结合，造成了一种双重依赖关系，使欧美汽车制造商陷入了战略上的困境。镝和铽，这两种所谓的重稀土元素能够提高磁体的耐热性和效率，几乎全部产自中国。来自缅甸的供应尤其成问题，因为该国的政治不稳定带来了额外的供应风险。

这些管控措施的经济影响体现在价格的剧烈波动上。2020年，每公斤钕的价格约为65美元，到2022年一度飙升至223美元，之后回落至123美元左右。一台普通的永磁电机大约需要600克钕，这意味着仅磁体原材料的成本就可能出现大幅波动。这种波动使得成本核算充满不确定性，迫使制造商增加风险溢价，最终削弱了其竞争力。

适合：

稀土：中国的原材料优势与原材料依赖性相比，研究，研究和新矿山？

技术反击运动正在加速发展。

汽车行业应对这种依赖的策略是发起一场技术攻势，将各种不含稀土的电机概念投入量产。宝马凭借其第五代电动驱动系统走在前列，该系统自2021年起应用于iX3车型，目前已实现量产。在对所有替代方案进行深入的前期研发后，宝马最终决定采用外励式同步电机。宝马位于施泰尔的工厂将于2025年7月开始为全新级别车型量产第六代电机，预计到2030年，投资额将超过10亿欧元。

这种他励同步电机并非通过永磁体产生磁场，而是通过电流产生磁场，电流经由免维护滑环输送至转子。这项技术创新彻底摆脱了对钕和镝的依赖，且性能几乎没有损失。凭借这项技术，宝马在最常见的驾驶条件下实现了超过95%的效率。该电机提供多种功率等级，从140千瓦到360千瓦不等，并根据两种定子直径规格提供不同的选择。

其决定性优势不仅在于无需使用关键原材料，还在于其运行特性。外励式同步电机可在滑行过程中关闭，从而消除阻力损失。在高速长途行驶中，由于无需通过持续磁场损耗能量，其效率优于永磁电机。此外，对转子电流的精确控制可使其更好地适应不断变化的负载条件，从而进一步提高效率。

马勒公司正在探索一种更为激进的无磁SCT电机方案。该电机通过旋转变压器进行感应式非接触式动力传输，彻底消除机械磨损，并实现了卓越的效率，尤其是在高速运转时。该电机配备了创新的集成式油冷系统，能够精准地将热量从产生点散发出去。其持续功率输出超过峰值功率的90%，这对于在山地行驶或需要频繁加速的电动卡车等高要求应用至关重要。马勒计划于2024年左右将这项技术投入量产。

2024年底，采埃孚（ZF Friedrichshafen）凭借其转子内感应励磁同步电机荣获CLEPA创新奖。该系统通过转子轴内的感应励磁器传输磁场所需的能量，从而打造出结构极其紧凑、功率和扭矩密度极高的电机。与传统的外部励磁系统相比，感应励磁器可将转子能量传输损耗降低15%。由于无需电刷或滑环，也无需额外的密封件，并且电机所需的轴向安装空间最多可减少90毫米。与永磁电机相比，该电机的二氧化碳排放量最多可减少50%。

雷诺与法雷奥合作，正在研发第三代200千瓦电机，计划于2027年投产。这款E7A电机无需稀土元素，在相同功率输出下，体积比现有电机缩小约30%。其转子技术采用绕线线圈而非永磁体，从而减少了30%的二氧化碳排放。此外，该电机专为800伏系统设计，可显著缩短电池充电时间。目前，雷诺梅甘娜E-Tech和新款雷诺5均已采用这项无磁体技术。

印度的追赶作为地缘政治因素

尤其值得注意的是印度企业开发替代电机技术的速度。Sterling Gtake E-Mobility公司在法里达巴德占地3500平方英尺的实验室里，正在研发一种无需稀土元素的磁阻电机，该电机采用了从Advanced Electric Machines公司获得授权的技术。目前，已有七家印度领先的汽车制造商正在测试这些电机，如果验证成功，商业化生产有望在一年内启动，远早于原计划的2029年。

这一发展进程的加速是对中国2025年4月实施的出口限制的直接反应。印度雄心勃勃地制定了电动汽车发展目标，但由于自身几乎没有稀土加工能力，因此感到自身尤其脆弱。尽管印度拥有世界第五大稀土储量，但却缺乏必要的加工基础设施。目前，印度政府正在研究采矿和加工方面的激励措施，以及与日本和韩国公司建立合作关系的可能性。

Simple Energy于2025年9月成为首家实现重型无稀土电机商业化的印度制造商。这款获得专利的电机架构完全由公司内部研发团队自主研发，以优化的连接方式和专有的实时散热和扭矩控制算法取代了笨重的稀土磁体。生产基地位于泰米尔纳德邦霍苏尔，占地20万平方英尺，整个供应链的本地化率高达95%。

总部位于班加罗尔的Chara Technologies公司于2025年10月获得600万美元A轮融资，用于将其无稀土电机的年产量从2万台提升至10万台。这家初创公司致力于开发采用先进电磁技术而非永磁体的开关磁阻电机和磁通电机。这一成功有望使印度成为继中国和西方之后，全球电动汽车供应链的第三个中心。

英国先进电机公司（AEM）与全球最大的汽车供应商之一达成了一项价值数百万英镑的研发合作协议，该供应商年收入达数百亿美元。AEM声称其电机将采用安全、可回收且易于获取的材料，例如钢和铝，并且在性能方面将超越永磁电机。该电机计划于本十年末开始量产。

技术方案的经济评价

对各种电机方案的经济分析揭示了一幅复杂的权衡与优化潜力并存的图景。永磁同步电机在中速范围内实现了最高的功率密度和效率，在大多数驾驶条件下效率均超过90%。其紧凑的设计使其能够在相同电池容量下实现更长的续航里程，因此，在2022年，约有82%的电动汽车将选择永磁同步电机作为其首选方案。

三种主要类型电动机的平均成本结构大致分为两部分：70%为材料成本，包括绕线或永磁体等半成品；30%为生产成本。一台普通电动机中600克钕的价格在75美元到150美元之间，具体价格取决于市场行情。其他成本还包括镝，镝用于在高温下稳定磁体。牵引电机用稀土永磁体的成本估计约为每辆车1200元至1600元人民币。

外励式同步电机虽然省去了这些原材料成本，但需要额外的电力电子设备为转子供电。然而，总体成本计算更为有利，因为节省的磁体成本足以弥补更复杂的电子设备带来的成本。此外，价格波动和供应瓶颈带来的风险也得以避免。各种电机的生产工艺大体相似，因此无需新建任何制造基础设施。

异步电机是性价比最高的选择，因为它们既不需要永磁体，也不需要复杂的转子电源。其结构简单，采用鼠笼式或滑环式转子，使其坚固耐用且维护成本低。特斯拉在早期车型中就使用了这项技术，并继续将其与永磁电机结合用于全轮驱动系统。其主要缺点在于效率较低，尤其是在部分负载下更为明显。在相同功率输出下，异步电机的体积比永磁电机大约大30%，这会导致额外的重量和安装空间。

效率差异直接影响续航里程。永磁电机的效率可达 97%，而异步电机的效率为 93%。这 4 个百分点的差异，在每百公里耗电量为 15 千瓦时的情况下，意味着续航里程减少约 5%。对于 70 千瓦时的电池而言，这大约相当于 25 公里的续航里程，对于许多应用场景来说，这是可以接受的。

外励式同步电机的效率可超过95%，仅略低于永磁电机。在某些运行条件下，尤其是在高速公路上长时间高速行驶时，由于不存在永磁体造成的阻力损失，其效率甚至更高。通过灵活控制转子电流，可以根据不同的负载条件精确调节磁场，从而在宽广的运行范围内优化效率。

规模经济和市场动态展望（至2030年）

电动机市场正经历着迅猛增长。预计全球电动驱动系统销售额将增长一倍以上，从2025年的2720亿欧元增至2030年的6340亿欧元。其中，60%（3890亿欧元）将来自电池单元和封装，而30%（1860亿欧元）将来自电动驱动器。

规模经济将显著降低所有类型电机的生产成本。虽然永磁电机的制造成本受益于自动化和标准化，但原材料成本仍然波动较大。另一方面，外励式同步电机和异步电机可以充分实现规模经济，因为它们的主要成本构成是铜、铁和电子元件，这些材料的价格更加稳定，供应链也更加多元化。

电池生产的区域分布仍然存在问题。预计到2030年，中国将控制全球70%的产能，韩国占15%，而欧洲仅占5%。这种依赖性，加上原材料短缺，凸显了欧洲正在将附加值拱手让给亚洲的现实。每辆车电池制造成本中有500至800欧元流向亚洲，考虑到亚洲数百万辆的汽车产量，这将产生巨大的经济影响。

不同类型电机的市场份额将会发生变化。尽管稀土电机的市场份额在2022年仍高达82%，但预计到2030年将下降至70%左右。这并不意味着永磁电机的终结，而是驱动理念将显著多元化。其他技术将获得市场份额，尤其是在那些成本效益比最大功率密度更为重要的领域。

据预测，全球纯电动汽车市场份额将从2022年的15%增长到2035年的近60%。这一巨大的增长将意味着电机需求的指数级增长，进一步加大对替代技术的压力。根据全球每年约6000万辆汽车的产量计算，无磁电机每增加一个百分点的市场份额，就相当于增加了60万辆的销量。

🎯🎯🎯 受益于 Xpert.Digital 全面的五重专业知识和全面的服务包 | BD、研发、XR、PR 和数字可视性优化

受益于 Xpert.Digital 全面的五重专业知识和全面的服务包 | 研发、XR、PR 和数字可视性优化 - 图片：Xpert.Digital

Xpert.Digital 对各个行业都有深入的了解。这使我们能够制定量身定制的策略，专门针对您特定细分市场的要求和挑战。通过不断分析市场趋势并跟踪行业发展，我们可以前瞻性地采取行动并提供创新的解决方案。通过经验和知识的结合，我们创造附加值并为客户提供决定性的竞争优势。

更多相关信息请点击这里：

在一个软件包中使用 Xpert.Digital 的 5 倍专业知识 - 每月仅需 500 欧元起

无磁电机：欧洲应对原材料依赖的方案

供应链的战略韧性

汽车行业日益认识到，供应链韧性不仅关乎风险管理，更关乎战略生存。有20种原材料被认为是汽车行业转型的关键，它们具有高度战略意义，且高度依赖非欧洲进口。除了稀土元素外，这些原材料还包括锂、钴、镍、石墨以及其他各种金属。

专家建议采取多层次方法来增强韧性。首先，需要通过加强监测，提高原材料供应、需求、价格和关键性的透明度。其次，必须实现供应商多元化并建立战略合作伙伴关系。第三，应通过回收利用来强化循环经济，即使由于市场启动需要时间，短期内效果有限。第四，应开发能够替代或最大限度减少关键原材料的技术。

欧盟于2022年5月通过了关于关键原材料的新法规，其中设定了雄心勃勃的目标：到2030年，战略原材料需求的10%应来自欧洲矿产。位于瑞典北部的佩尔·盖耶尔稀土矿床有望在此过程中发挥关键作用，其金属氧化物储量估计超过100万吨。然而，由于勘探、审批和基础设施建设都需要时间，这些资源需要10到15年才能进入市场。

从长远来看，回收利用将对保障供应安全做出重大贡献。对于铝、镍和铜等基本金属而言，再生原材料已在生产投入中占据相当大的比例。然而，在20种关键原材料中，有12种的回收率仍然远低于5%。欧盟新的电池法规要求提高回收配额，而湿法冶金工艺已经能够从锂离子电池中回收锂、镍和钴。欧盟的SUSMAGPRO项目旨在从退役的电动汽车和风力涡轮机中回收磁性材料。

在此背景下，开发无磁电机是最理想的解决方案，因为它从根本上解决了问题。这项技术无需依赖多元化的供应链或进行成本高昂的回收利用，而是彻底消除了对原材料的依赖。考虑到每年生产数百万辆汽车，每辆汽车都需要600克钕以及其他稀土元素，其带来的经济效益可谓相当可观。

适合：

大宗商品交易商的警告：对稀土的控制将如何使欧洲工业陷入困境

欧洲产业政策的影响

欧洲正处于技术转型与日益增长的依赖性之间的微妙境地。中国的主导地位涵盖了整个电动汽车价值链，从原材料和电池生产到整车制造。如果不采取果断行动，工业价值创造和就业岗位的大量损失迫在眉睫。

无磁电机的发展为欧洲提供了战略重新定位的契机。宝马、采埃孚、马勒和雷诺等公司在该技术领域拥有领先的专业知识，能够在亚洲竞争对手赶上之前树立行业标杆。正如德国工程技术数十年来为内燃机树立标杆一样，这一领域的技术领先地位有望成为决定性的竞争优势。

与整体转型规模相比，对替代发动机技术的投资规模适中。宝马计划到2030年向斯太尔工厂投资超过10亿欧元，考虑到该工厂的战略重要性，这一投资规模是可控的。采埃孚和马勒的投资额也与之相近。这些投资不仅能实现技术自主，还能保障欧洲的高技能就业岗位。

政治框架必须支持这一发展。促进研发、加快生产设施审批流程，以及可能为使用无磁电机提供临时激励措施，都有助于加速市场扩张。美国已通过《国防生产法》展示了如何将原材料开采与安全政策相结合。欧洲必须制定类似的机制，而不能仅仅依赖监管。

不同发动机类型的标准化和互操作性是另一个重要方面。如果车辆平台能够灵活地在不同的驱动方案之间切换，就能增强制造商的韧性。宝马已经通过其技术开放性证明了这一点，它同时生产内燃机和各种电动驱动系统。这种灵活性使其能够快速应对市场变化和供应瓶颈。

全球竞争格局正在加剧。

电动汽车领域的技术领先地位之争日趋激烈。中国正试图通过贯穿整个价值链的垂直整合来巩固其主导地位。对稀土元素及相关技术的出口管制正是这一战略的一部分。与此同时，中国也在大力投资本土电动汽车生产，比亚迪、上汽和吉利等中国制造商在欧洲市场也迅速抢占份额。

美国正采取投资激励、进口限制和战略伙伴关系相结合的应对措施。《通货膨胀抑制法案》为绿色技术提供了数千亿美元的资金，同时通过加征关税推高了中国产品的价格。唐纳德·特朗普威胁称，如果中国不能稳定供应稀土磁铁，将加征高达200%的关税。虽然这种强硬政策在短期内施加了压力，但并未解决依赖中国的结构性问题。

近期事态发展表明紧张局势暂时缓和：继2025年10月习近平主席与唐纳德·特朗普在釜山会晤后，中国宣布将暂停实施一年的出口管制措施。作为交换，美国取消了对部分中国企业的制裁。然而，这种策略性的缓和并不能改变西方供应链的根本脆弱性。

印度正日益将自身定位为这场竞争中的第三股力量。凭借其雄心勃勃的气候目标（力争在2070年实现碳中和）和快速增长的汽车市场，印度拥有巨大的发展潜力。专注于无磁电机研发有望为印度带来竞争优势，因为它可以避免重蹈以往依赖磁电机的覆辙。“印度制造”倡议通过本地化生产要求和投资激励措施来支持这一战略。

日本和韩国也扮演着重要角色，尤其是在电池生产领域。LG能源解决方案公司、三星SDI公司和松下公司等企业控制着全球电池芯生产的大部分份额。它们在电力电子和材料科学方面的专业知识，使它们成为寻求供应链多元化的欧洲汽车制造商的宝贵合作伙伴。

技术限制与创新潜力

无磁电机的研发尚未完成，而正处于优化周期的初期。尽管永磁电机几十年来不断改进，但其他替代方案仍处于相对早期的发展阶段。这意味着在效率、功率密度和成本方面仍有巨大的提升空间。

一种很有前景的方法是使用铁氧体磁体，这种磁体以铁而非稀土元素为基础。虽然其磁场强度比同等尺寸的钕磁体低约 50% 至 70%，但巧妙的电机设计可以弥补大部分差异。日本 Proterial 公司开发了一种驱动器，仅需增加 20% 的磁性材料即可实现相同的功率密度。如果结合高速技术，例如特斯拉 Plaid 电机中采用的转速高达每分钟两万转的技术，铁氧体电机有望具备竞争力。

开发流程的数字化显著加速了创新。马勒利用进化算法模拟各种电机设计，从而能够比传统方法更快地识别出最优配置。这些自动化流程不仅可以修改电工钢片的几何参数，还可以优化绕组模式和材料。与传统开发方法相比，节省的时间可达数月甚至数年。

将电机、变速器和电力电子设备集成到高度集成的电驱动桥中，可进一步优化性能。宝马的模块化系统便体现了这一点，该系统通过最小化法兰表面、集成介质布线和简化装配，减少了潜在的故障源并降低了成本。800伏技术与碳化硅电力电子设备的结合，进一步提高了效率并缩短了充电时间。

用于绕组线、电工钢片和绝缘系统的材料科学的进步不断提升着器件的性能。例如，博格华纳的专利发夹式绕组技术能够提高定子中的铜密度，从而提升功率和效率。其他部件的类似创新也带来了显著的整体性能提升。

转型成本的经济评估

对稀土资源的依赖所带来的经济成本难以量化，但却相当巨大。除了直接的原材料成本及其波动性之外，当企业因供应链的不确定性而不得不推迟投资决策或考虑风险溢价时，还会产生战略机会成本。中国在2025年中期实施的出口限制造成的生产损失就体现了这种脆弱性。

另一方面，对替代技术的投资相对温和，而且很快就能收回成本。宝马斯太尔工厂10亿欧元的投资看似很高，但考虑到其战略重要性和产量，这个数字就显得合理了。该工厂年产能达数十万台发动机，并且由于取消了磁铁，每台发动机的成本可节省100至200欧元，因此投资回收期仅需几年。

成功的技术替代将带来显著的宏观经济影响。如果欧洲生产的所有电动汽车都配备无磁电机，每年将减少数亿欧元的原材料进口。更重要的是，这将带来战略自主权，使欧洲免受地缘政治动荡的影响。确保产业价值创造和高技能就业岗位，足以证明为这些技术提供公共资金的合理性。

就业形势喜忧参半。一方面，内燃机制造行业正在流失就业岗位；另一方面，电动机生产行业却创造了新的就业机会。宝马计划未来在其位于斯太尔的工厂雇用约1000名员工从事电动机组装工作。根据全球需求趋势，到2030年，宝马一半的员工可能都将从事电动汽车相关工作。公司开放的技术环境使其能够并行生产不同的驱动系统，从而保障了员工的长期就业。

可持续性方面，除了对原材料的依赖之外，还有其他方面需要考虑。

无磁电机的环境影响远不止于避免使用问题原材料。稀土元素的开采会使用大量化学品，污染土壤和水体，造成严重的环境破坏。加工这些材料需要消耗大量能源，并产生有毒废物。即使技术进步能够减少环境影响，其生态足迹仍然巨大。

外励式同步电机和异步电机主要由铜、铁、铝和电子元件构成。虽然这些材料并非完美无缺，但它们的提取工艺成熟，对环境的破坏较小，且监管更为完善。最重要的是，它们更容易回收利用。永磁体的回收需要复杂的工艺分离，而铜和铁则可以通过传统的废料回收方法进行回收。

无磁电机在生产过程中可减少高达 50% 的二氧化碳排放量，采埃孚 (ZF) 的 I2SM 电机便证明了这一点。雷诺的 E7A 电机也实现了 30% 的减排。这些减排不仅源于无需使用磁体，还得益于供应链的简化，因为复杂度较低的零部件无需长途运输。

电动汽车的整体环境影响很大程度上取决于电池生产和电力来源。驱动系统仅占环境影响的一部分。然而，任何有助于改进的措施都至关重要，尤其是在不影响性能的前提下。无磁电机的更长使用寿命和更好的可回收性进一步支持了这项技术。

无磁电机：欧洲获得技术领先地位的契机

无磁电机的发展正处于转折点。正如宝马公司所展示的那样，这项技术已经足够成熟，可以进行大规模生产，同时仍存在巨大的优化空间。围绕稀土元素的地缘政治动荡，促使制造商转向替代方案。经济因素也越来越倾向于无磁解决方案，因为规模经济效应会放大其成本优势。

对于欧洲汽车行业而言，信息很明确：在无磁电机领域保持技术领先地位是战略必然，而非可选项。投资尚可控制，但如果继续依赖传统电机，风险将十分巨大。各国政府应通过资助研发、加快审批流程以及可能出台的临时性市场激励措施来支持这项技术的发展。

电机产品组合多元化至关重要。并非所有应用都需要最高功率密度；很多时候，异步电机或他励同步电机就完全足够了。基于需求概况的智能细分能够优化成本、性能和战略适应性的整体方案。

接口和平台的标准化促进了不同类型电机的灵活应用。这赋予制造商更大的灵活性，使其能够快速应对市场变化。现代电驱动桥的模块化设计已经支持了这一理念，但仍需进一步完善。

在国际层面，与可靠伙伴的合作至关重要。日本、韩国和印度在技术合作和供应链整合方面具有潜力，能够打破中国主导地位的局面。建立关键技术领域的多极世界秩序，有助于增强稳定性，降低遭受勒索的风险。

循环经济必须同步推进。即使无磁电机降低了对其他关键原材料的依赖，锂和钴等其他关键原材料仍然至关重要。回收技术和城市采矿理念可以在中期内显著保障供应安全。欧盟电池指令提供的监管框架已经指明了正确的方向。

汽车行业正面临着自汽车发明以来或许最为严峻的变革。电气化势在必行，但变革的具体形式仍具有很大的灵活性。无磁电机不仅仅是一种技术替代方案，它更代表着欧洲重获战略自主权、确保产业价值创造的契机。这一突破比许多人想象的更近在咫尺。宝马已经开始生产无磁电机，其他厂商也将很快跟进。问题不再是这项技术能否成为新的行业标准，而是它需要以多快的速度才能成为主流。中国或许今天掌握着稀土资源，但欧洲明天就可以在不依赖稀土的情况下，为未来的出行方式树立新的标杆。