揭秘特斯拉電機銅芯轉子，果然與眾不同！
發布時間：
2022-04-25
說說特斯拉銅芯轉子的制造，雖然專利技術早就揭秘，但看看還是很有必要的。 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）. ? 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。 （來源?制造業生態圈）
說說特斯拉銅芯轉子的制造，雖然專利技術早就揭秘，但看看還是很有必要的。
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）.
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。
（來源 制造業生態圈）
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