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特斯拉電機又一項技術解密了
來源: | 作者:Simo Motor | 發布時間: 2019-01-21 | 641 次瀏覽 | 分享到:

馬斯克又來中國了,這次他沒在街頭啃煎餅。

新一年的馬斯克笑容滿面,經過半年緊張準備,特斯拉在中國的第一座工廠,也是它的第一座海外工廠,在上海臨港工業區正式破土動工。去年 7 月,馬斯克在中美貿易戰的硝煙中飛抵上海,同上海市政府方面就建廠簽約。急匆匆在街頭吃完煎餅在小鋪喝過粥。
特斯拉賦予上海工廠 “Dreadnought(無畏艦)”的代號,一期規劃產能 25 萬輛,總產能可達 50 萬輛。項目總投資達 500 億元(一期投資約 150 億元),這也是上海市有史以來最大的外資制造業項目。一般來講,如此規模的汽車工廠從建廠到投產,需要少則一年半、多則兩年的周期。

特斯拉顯然不是什么“一般”的汽車公司。

簽約前一早,馬斯克在 twitter 上透露:上海工廠目標是到夏天完成主體建設,今年年底小批量投產,明年實現大批量生產。另外,生產的車型是 Model 3 與 Model Y(尚未發布),上海工廠生產的車輛僅供應大中華區。

先來說說銅芯轉子的制造,雖然專利技術早就揭秘


應用在特斯拉(Tesla)Model S的感應電動機銅芯轉子是一項創新的技術,即專利US20130069476。這項專利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選擇的感應電機是更可靠(沒有退磁風險)、低成本(永磁材料成本占到同步電機材料成本的70%)、高效率的解決方案。至于Tesla是怎么將感應電機做到更加高效,就要看銅芯轉子的技術了。


1. 銅芯轉子的優點與制造


感應電動機的主流結構叫做鼠籠電機,名字的來源是由于它的轉子結構好比就是一個鼠籠。在工業感應電機的生產制造中,這樣的鼠籠通常都是用鋁鑄造而成,鋁有著較好的電導率和較低的熔點(660.4℃)成本也有優勢,因而鑄鋁轉子成為了感應電機轉子的主流。


但是使用鑄鋁轉子的感應電機效率有限,難以更進一步,如果使用電導率更高的銅來制作鼠籠,電機的效率將會顯著提升!


但是問題來了,既然銅有百般好,為什么卻不用它?原因是銅的熔點高(1083℃)、銅芯轉子難以鑄造,鑄銅端環氣泡過多、無法進入間隙等問題,6英寸的銅芯轉子無法通過鑄造方案制造出來。


那么轉而使用焊接呢?實際上,通過焊接手段制造銅芯轉子是主流的技術手段,它的制造過程是這樣的:先將銅條插在轉子槽中,再在兩側焊上端環(端環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和氣泡),如下圖:

但制造銅芯轉子的焊接工藝需要采用感應釬焊,成本較高。且由于電機轉子的工作條件,對焊接點的強度要求比較大。如果焊接點出現損壞,輕則影響整個電機的性能,重則造成轉子損毀。


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方案相同,將銅條插入了轉子槽中,插完之后效果如下圖:


實物差不多是這個樣子:

然后,下一步本應該是焊接端環,而Tesla卻另辟蹊徑!


Tesla制造了一組表面鍍銀的銅質楔子,將這些楔子插入了銅條端部的間隙之中,這樣一個機械構造的端環就制造完成了!




插完楔子之后,在楔子和銅條之間進行焊接,這個焊接要求比焊接方案中端環的感應釬焊成本、難度都低多了。焊接之后,再在兩端箍上禁錮環(下圖中107部件),禁錮環的配合有效保證了轉子的機械強度。

這個專利用巧妙的方案完成了低成本、高效率的銅芯轉子制造,堪稱Tesla的核心技術之一。


3.電機軸的制造


電機軸的制造以前也是保密的,用的誰家的設備和哪些工藝方案都是保密的,現在可以公開了。


轉自:電機技術及應用

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