【圖解電動車心臟】第 6 篇：擺脫稀土勒索！沒有昂貴磁鐵怎麼辦？無稀土馬達的工程奇蹟

【圖解電動車心臟】第 6 篇：擺脫稀土勒索！沒有昂貴磁鐵怎麼辦？無稀土馬達的工程奇蹟

歡迎來到電動車心臟解密系列！在上一篇文章中，我們見識到了「永磁同步馬達 (PMSM)」如何靠著超強的永久磁鐵展現恐怖的加速力。但這項黑科技背後，藏著一個讓全球車廠老闆頭痛欲裂的致命傷：稀土依賴。

為了製造那些超強磁鐵，我們需要釹（Nd）、鐠（Pr）和鏑（Dy）等稀土金屬 。但這些材料不僅價格昂貴、開採過程極不環保，更面臨高度集中於單一國家的地緣政治與出口管制風險。如果買不到稀土，難道電動車就不用做了嗎？

當然不是！2026 年的瘋狂工程師們決定：「既然磁鐵這麼麻煩，那我們乾脆不用了！」

最堅不可摧的極簡鐵塊：開關磁阻馬達 (SRM)

如果要選出世界上構造最簡單的馬達，絕對是開關磁阻馬達（Switched Reluctance Motor，簡稱 SRM）。它的轉子是一塊由矽鋼片疊壓而成的實心鐵芯，上面有著像齒輪一樣的凸起，沒有任何銅線，也沒有任何磁鐵！

它的原理超像你在玩磁鐵吸鐵釘：當外圍的電磁鐵通電時，轉子上的鐵齒為了尋找「磁力線最短、最輕鬆」的位置（磁阻最小原理），就會被硬生生拉過去對齊，馬達就這樣轉起來了。

以前的 SRM 雖然便宜又耐操，但轉動時會發出超巨大的噪音和震動，根本無法放在家用車上 。但到了 2026 年，工程師導入了「微秒級預測演算法（MPC）」與碳化矽逆變器，精準控制每一次通電的力道，成功把噪音壓制下來，現在連平價乘用車都準備開始使用了！

加點便宜料就很猛：同步磁阻馬達 (SynRM)

另一種兄弟款叫做同步磁阻馬達（SynRM）。為了讓力量更大，工程師在它的轉子內部挖出許多層複雜的「空氣溝槽（Flux Barriers）」，用來精確引導磁力線的走向。

最好玩的 2026 年新玩法，是 Hitachi Astemo 開發的「磁鐵輔助型同步磁阻馬達」。既然買不起稀土磁鐵，他們就把超級便宜、到處都有的「鐵氧體磁鐵（主要成分就是氧化鐵）」塞進轉子的溝槽裡。雖然鐵氧體的磁力很弱，但靠著特殊的聚磁結構和超強油冷技術，這顆馬達依然能爆發 180 kW 的超大馬力，徹底擺脫稀土勒索！

Tesla 的超狂黑科技：給馬達穿上「碳纖維緊身衣」

Tesla 在 2026 年量產的第四代驅動單元（搭載於 Cybercab 平台與小改款 Model Y），也正式宣布達成「零稀土永磁馬達」的成就 ！

前面提到，便宜的非稀土磁鐵有一個大缺點：太脆了。如果讓馬達飆到每分鐘兩萬轉（20,000 rpm），強大的離心力會直接把這些脆弱的磁鐵甩碎 。

為此，Tesla 從航太工業借來了技術，用高張力的「碳纖維」把整個轉子緊緊纏繞包覆起來。這件「碳纖維緊身衣」完美抵抗了擴張力，保護了內部脆弱的磁鐵，更震撼的是，這讓單顆馬達的成本極限壓縮到了 1000 美元以下！

鍊金術成真？氮化鐵與無接觸供電

除了上述方法，2026 年還有兩個令人下巴掉下來的黑科技：

• 人造超級磁鐵：Stellantis 聯手材料公司發表了「氮化鐵（Fe16N2）」馬達。用地球上最多的「鐵」和「氮」合成出理論磁力比頂級稀土磁鐵還要強的材料，簡直就是現代鍊金術 ！
• 無線充電馬達：BMW 和 Renault 放棄了永久磁鐵，改用定子把電傳給轉子來製造磁場（外激磁同步馬達 EESM）。更猛的是 ZF 系統，直接在馬達內部加入「高頻無線感應」，連傳電用的實體電刷都省了，完全沒有物理磨損。

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看著工程師們為了擺脫稀土，硬是把各種瘋狂點子變成現實，是不是覺得特別熱血？

不過，我們現在看的都是一顆顆獨立的馬達。在 2026 年的最終極態勢裡，這些馬達的「形狀」和「位置」將發生更不可思議的變化——它們甚至被直接塞進了輪胎裡！敬請期待系列最終回：【2026 未來已來】把馬達塞進輪胎裡？「輪轂馬達」與十二合一超融合電驅！

【圖解電動車心臟】第 5 篇：現代 EV 的終極武器！永磁同步馬達與「軸向磁通」的降維打擊

【圖解電動車心臟】第 5 篇：現代 EV 的終極武器！永磁同步馬達與「軸向磁通」的降維打擊

歡迎回到電動車心臟解密系列！在上一篇文章中，我們認識了沒有實體磁鐵、靠著物理感應苦苦追趕的交流感應馬達（ACIM）。雖然它很耐用，但在這個講求「零百加速 3 秒內」、「續航力破千」的 2026 年瘋狂 EV 時代，我們需要的是更殘暴、更高效的終極武器。

於是，工程師們決定把最強力的「稀土永久磁鐵」直接塞進馬達肚子裡，這就誕生了目前稱霸電動車界的主力：永磁同步馬達（Permanent Magnet Synchronous Motor，簡稱 PMSM）。

完美同步的雙人舞：永磁同步馬達

上一篇我們說到，感應馬達的轉子永遠追不上外圍的磁場（有轉差率）。但 PMSM 不一樣！它的轉子內部直接鑲嵌了磁力超強的「釹鐵硼」永久磁鐵。

因為自帶了超強磁性，當外圍定子產生旋轉磁場時，轉子上的磁鐵就會被死死地「鎖住」，跟著外圍磁場以完全相同的速度旋轉，這就是名字裡「同步」兩個字的由來。沒有了追逐的落差，也沒有了轉子發熱（銅損）的問題，它的能量轉換效率極高，體積也能做得更小。

告別抖動的絕招：FOC 磁場導向控制

你可能會問：「這不就跟第 2 篇介紹的無刷馬達（BLDC）很像嗎？」沒錯，它們是親戚！但 BLDC 轉起來會有一點「小碎步」的抖動感，而 PMSM 則是絲滑到了極點。

這是因為 PMSM 搭配了現代電機工程的神級演算法——FOC 磁場導向控制（Field Oriented Control）。它不再是簡單的「六步換相」，而是精算出一條完美的「正弦波」電流。這就像是從「機械舞」進化成了「芭蕾舞」，讓馬達在任何轉速下都極度平順、安靜，這也是為什麼高級電動車開起來會有一種像在冰上滑行般的高級感。

形狀大革命：「徑向」變「軸向」的降維打擊

前面介紹的馬達，不管裡面長怎樣，外觀都是一個「圓柱體」。這種傳統設計叫做「徑向磁通（Radial Flux）」，磁力線是從中心往外輻射的。

但在 2026 年的今天，為了把超強馬達塞進空間極度受限的超級跑車（例如 McLaren 或 Ferrari 的油電混合系統）裡，工程師發明了一種徹底顛覆空間幾何的黑科技：軸向磁通馬達（Axial Flux Motor，簡稱 AFM）！

工程師把長長的圓柱體給「壓扁」了！它的結構變成像「三明治」或「鬆餅」一樣，把定子和轉子做成扁平的圓盤狀，面對面貼在一起。磁力線不再往外輻射，而是平行於旋轉軸心（軸向）穿梭。

扁平鬆餅的恐怖威力

千萬別小看這塊「鬆餅」！因為磁力作用的面積變大了，加上極致的輕量化，軸向磁通馬達的「扭矩密度」可以達到傳統圓柱馬達的 3 到 4 倍！

也就是說，它不僅只有一般馬達三分之一的厚度，可以輕鬆塞進引擎和變速箱之間的狹小縫隙，力氣還比別人大好幾倍。這完全就是對傳統馬達的「降維打擊」，成為了現代千萬級超跑與頂級性能 EV 的標準配備。

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永磁同步馬達雖然強到沒朋友，但它有一個致命弱點：它太依賴「稀土」了！稀土材料（如釹、鏑）不僅超級昂貴，還面臨嚴重的地緣政治卡脖子危機。

如果有一天買不到稀土磁鐵了，電動車產業會崩潰嗎？當然不會！天才工程師們早就準備好「備胎」了。敬請期待下一篇：【擺脫稀土勒索】沒有昂貴磁鐵怎麼辦？無稀土馬達 (SRM/SynRM) 的工程奇蹟！

【圖解電動車心臟】第 4 篇：沒有磁鐵也能轉？「交流感應馬達 (ACIM)」的物理奧秘

【圖解電動車心臟】第 4 篇：沒有磁鐵也能轉？「交流感應馬達 (ACIM)」的物理奧秘

歡迎回到電動車心臟解密系列！在上一篇文章中，我們見識到了步進馬達與伺服馬達那種近乎「控制狂」的精準度。但如果我們把目光轉回「提供強大動力」這件事上，你會發現一個驚人的事實：有些馬達裡面，居然連一塊磁鐵都沒有！

這怎麼可能？沒有磁鐵怎麼產生相斥相吸的力量？今天，我們就要來破解這個物理學的浪漫奇蹟：交流感應馬達（Alternating Current Induction Motor，簡稱 ACIM）。

不需要真磁鐵的「法拉第魔法」

交流感應馬達的構造可以說是工業界最純粹、最堅固的設計。它主要分成兩個部分：

• 定子（Stator）：外圍繞滿了銅線圈，用來通入交流電。
• 轉子（Rotor）：裡面沒有任何永久磁鐵，也沒有纏繞複雜的電線，而是一個長得像老鼠跑輪的金屬圓筒，工程師稱之為「鼠籠式轉子（Squirrel Cage Rotor）」。通常由鋁條或銅條焊接而成。

它的運作原理，完美展示了十九世紀物理學家法拉第（Michael Faraday）的「電磁感應定律」。當我們把交流電通入外圍的定子線圈時，這些線圈會產生一個不斷旋轉的無形磁場（旋轉磁場）。

這時，中間那個靜止的金屬「鼠籠」感受到了外面磁場的快速變化，金屬條內部就會被「感應」出強大的電流。而這個新產生的電流，又會製造出屬於鼠籠自己的磁場。這兩個磁場一互動，鼠籠就被外圍的旋轉磁場「帶著跑」了！

永遠追不到前方的「轉差率」

這裡有一個超有趣的物理冷知識：感應馬達的轉子，永遠追不上外圍旋轉磁場的速度！

為什麼呢？因為如果轉子轉得跟外圍磁場一樣快，兩者之間就沒有「相對運動」了。沒有相對運動，鼠籠就感受不到磁場變化，感應電流就會消失，動力也就沒了。所以，轉子必須永遠比旋轉磁場慢一點點，這種速度的落差在工程上稱為「轉差率（Slip）」。這是一場永遠追不到目標的浪漫追逐戰。

堅固耐操，但會「發燒」

感應馬達最大的優點，就是超級堅固且便宜。因為沒有昂貴又脆弱的稀土永久磁鐵，它不怕高溫退磁，結構簡單到幾乎不會壞，是工業界名副其實的「老大哥」。早期 Tesla 的 Model S 就是靠著感應馬達打響名號的（Tesla 這個名字正是為了紀念交流電之父特斯拉）。

但它也有一個致命傷：轉子發熱（銅損）。因為轉子是被迫產生感應電流的，電流在金屬條裡亂竄會產生大量廢熱。這導致感應馬達在低速行駛或塞車時，能量轉換效率遠遠比不上帶有實體磁鐵的馬達。

2026 年 EV 冷知識：它變成了最強的「隱形輔助」

既然感應馬達效率不夠極致，在 2026 年的今天，它被淘汰了嗎？完全沒有，它反而找到了最完美的戰略位置！

在現代的高階雙馬達四驅電動車中，工程師通常會把感應馬達放在「前軸」當作輔助動力。為什麼？因為當你在高速公路上定速巡航，只需要後輪輕輕推動時，前軸的馬達可以直接「斷電」。

由於感應馬達裡面沒有實體磁鐵，只要一斷電，磁場就瞬間消失，車輪可以完全不受任何磁力阻礙地滑行（零磁阻滑行），超級省電！這可是那些裝著強力磁鐵的馬達絕對做不到的特異功能喔。

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雖然感應馬達很棒，但為了追求更極致的續航力與瞬間爆發力，現代電動車的主力驅動還是交給了另一群「自帶磁鐵」的怪物。而且，它們甚至改變了馬達的形狀，把它壓扁了！

敬請期待下一篇：【現代 EV 的終極武器】永磁同步馬達 (PMSM) 與「軸向磁通」的降維打擊！