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2019-01-07

說說特斯拉銅芯轉(zhuǎn)子的制造，雖然專利技術(shù)早就揭秘，但看看還是很有必要的。 應(yīng)用在特斯拉（Tesla）Model S的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)銅芯轉(zhuǎn)子是一項(xiàng)創(chuàng)新的技術(shù)，即專利US20130069476。這項(xiàng)專利2014年和Tesla的其他專利一并公開，從此可以一窺其中的巧妙之處。 Tesla選擇的感應(yīng)電機(jī)是更可靠（沒有退磁風(fēng)險(xiǎn)）、低成本（永磁材料成本占到同步電機(jī)材料成本的70%）、高效率的解決方案。至于Tesla是怎么將感應(yīng)電機(jī)做到更加高效，就要看銅芯轉(zhuǎn)子的技術(shù)了。 1.?銅芯轉(zhuǎn)子的優(yōu)點(diǎn)與制造??感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主流結(jié)構(gòu)叫做鼠籠電機(jī)，名字的來源是由于它的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)好比就是一個(gè)鼠籠。在工業(yè)感應(yīng)電機(jī)的生產(chǎn)制造中，這樣的鼠籠通常都是用鋁鑄造而成，鋁有著較好的電導(dǎo)率和較低的熔點(diǎn)（660.4℃）成本也有優(yōu)勢(shì)，因而鑄鋁轉(zhuǎn)子成為了感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的主流。 但是使用鑄鋁轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電機(jī)效率有限，難以更進(jìn)一步，如果使用電導(dǎo)率更高的銅來制作鼠籠，電機(jī)的效率將會(huì)顯著提升！ 但是問題來了，既然銅有百般好，為什么卻不用它？原因是銅的熔點(diǎn)高（1083℃）、銅芯轉(zhuǎn)子難以鑄造，鑄銅端環(huán)氣泡過多、無法進(jìn)入間隙等問題，6英寸的銅芯轉(zhuǎn)子無法通過鑄造方案制造出來。 那么轉(zhuǎn)而使用焊接呢？實(shí)際上，通過焊接手段制造銅芯轉(zhuǎn)子是主流的技術(shù)手段，它的制造過程是這樣的：先將銅條插在轉(zhuǎn)子槽中，再在兩側(cè)焊上端環(huán)（端環(huán)通常使用離心鑄造法制造，離心鑄造的工藝可以排出其中的雜質(zhì)和氣泡）. ? 但制造銅芯轉(zhuǎn)子的焊接工藝需要采用感應(yīng)釬焊，成本較高。且由于電機(jī)轉(zhuǎn)子的工作條件，對(duì)焊接點(diǎn)的強(qiáng)度要求比較大。如果焊接點(diǎn)出現(xiàn)損壞，輕則影響整個(gè)電機(jī)的性能，重則造成轉(zhuǎn)子損毀。 那么Tesla Motors是怎么做的呢？ 2. Tesla的專利Rotor Design for An Electric Motor先是與焊接鼠籠技術(shù)方案相同，將銅條插入了轉(zhuǎn)子槽中，插完之后效果如下圖： ? 實(shí)物差不多是這個(gè)樣子： ? 然后，下一步本應(yīng)該是焊接端環(huán)，而Tesla卻另辟蹊徑！ Tesla制造了一組表面鍍銀的銅質(zhì)楔子，將這些楔子插入了銅條端部的間隙之中，這樣一個(gè)機(jī)械構(gòu)造的端環(huán)就制造完成了！ 插完楔子之后，在楔子和銅條之間進(jìn)行焊接，這個(gè)焊接要求比焊接方案中端環(huán)的感應(yīng)釬焊成本、難度都低多了。焊接之后，再在兩端箍上禁錮環(huán)（下圖中107部件），禁錮環(huán)的配合有效保證了轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度。 這個(gè)專利用巧妙的方案完成了低成本、高效率的銅芯轉(zhuǎn)子制造，堪稱Tesla的核心技術(shù)之一。 （來源?制造業(yè)生態(tài)圈）