深度解析特斯拉3D6電機(jī)拆解報(bào)告

首先特斯拉3D6電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用經(jīng)典的單V永磁結(jié)構(gòu)，采用三分段的方式對(duì)噪音進(jìn)行優(yōu)化，中間分段是邊緣的兩倍。

之前介紹的比亞迪轉(zhuǎn)子采用6段V型（中間粗的其實(shí)是2級(jí)，看上去只有5段，實(shí)際是6段）

這種錯(cuò)極設(shè)計(jì)我們之前講過，但分段細(xì)致度包括魯片卻沒有之前比亞迪和華為的轉(zhuǎn)子那么細(xì)致。包括上一代特斯拉電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)面的噪音優(yōu)化輔助槽方面是做得非常細(xì)致的，分高低兩種，其中大輔助槽放置在V字磁鋼槽的表面磁橋處，小輔助槽放置在靠近極中心的地方。這次特斯拉3D6轉(zhuǎn)子上我們暫時(shí)沒發(fā)現(xiàn)之前那么細(xì)致的高低搭配，簡(jiǎn)化為單一半徑的靜音槽，結(jié)合同樣比較簡(jiǎn)化的3分段設(shè)計(jì)來看，特斯拉整體細(xì)致度沒有那兩家那么好的。

光切定子肯定有人覺得不過癮，沒關(guān)系，咱們這一期為了更好展現(xiàn)技術(shù)細(xì)節(jié)，老王來到了線切割加工中心，咱們把電機(jī)轉(zhuǎn)子軸都剖開看一看。

撰稿前老王在一些咨詢機(jī)構(gòu)報(bào)告中看到了上一代特斯拉電機(jī)軸，是油液先進(jìn)入到中心，由突出部甩到內(nèi)壁后，冷卻油再?gòu)乃膫€(gè)小孔噴出進(jìn)行散熱。 ?

電機(jī)低效制熱模式潤(rùn)滑油和熱流量示意這次切割后發(fā)現(xiàn)，特斯拉回歸了和比亞迪華為一樣的直通空心結(jié)構(gòu)，油液進(jìn)入端環(huán)之后，能立即給到轉(zhuǎn)子兩側(cè)的甩油孔，給轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻，但仔細(xì)看還是沒有比亞迪考慮那么細(xì)致，因?yàn)楸葋喌系挠偷朗强梢粤鹘?jīng)永磁體兩側(cè)而特斯拉多數(shù)油液只能通過中間的減重孔，沒有比亞迪那么直接，華為按理來說也可以做到和比亞迪一樣的散熱能力，只可惜用粘膠把油道填滿了。不過整體三者都算是能對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行芯部冷卻的電機(jī)。還是說得過去的。

另外關(guān)于特斯拉轉(zhuǎn)子油道的這個(gè)設(shè)計(jì)變化，老王的猜測(cè)是一開始的軸芯突出部，應(yīng)該是考慮到了油液攪動(dòng)阻力，控制了噴油流量，所以冷卻油的噴射點(diǎn)必須從中間開始以保證散熱均勻，現(xiàn)在不需要，油液流量變大由一側(cè)直接泵入即可。支撐這種觀點(diǎn)的另一個(gè)依據(jù)在于原則上3D6電機(jī)的出現(xiàn)是為了配合特斯拉第四代熱管理系統(tǒng)的，所以芯部設(shè)計(jì)老王猜測(cè)是增大了油液在電機(jī)內(nèi)的流量以強(qiáng)化電機(jī)低效率制熱模式的能力。?

所謂低效制熱模式，有時(shí)候我們也叫做電機(jī)堵轉(zhuǎn)發(fā)熱，發(fā)熱效率遠(yuǎn)高于PTC。在這一點(diǎn)特斯拉之前設(shè)計(jì)比較保守，那么從軸芯的設(shè)計(jì)向比亞迪華為靠攏這一點(diǎn)來看，特斯拉應(yīng)該是解決了油液在電機(jī)內(nèi)大量噴射后的攪動(dòng)阻力問題。像比亞迪和華為都是自己設(shè)計(jì)了低粘度潤(rùn)滑油才敢這么設(shè)計(jì)流量的，而特斯拉顯然也察覺到了這種設(shè)計(jì)的甜頭。當(dāng)然這只是一種論述路徑，電機(jī)的發(fā)展影響到的機(jī)械結(jié)構(gòu)還是挺多的。

之前其他咨詢報(bào)告中顯示上一代特斯拉電機(jī)采用芯部突出設(shè)計(jì)。

本次我們拆解切割后，發(fā)現(xiàn)三家都沒有采用之前的突出甩油設(shè)計(jì)。?

我們其實(shí)可以把電機(jī)的一些核心機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的橫向?qū)Ρ取Ｈ_(tái)電機(jī)在永磁體排列和制備方面，比亞迪和特斯拉采用規(guī)則形狀的燒結(jié)釹鐵硼單塊永磁磁鋼，而華為雖然采用分塊樣式的永磁體但第二集中經(jīng)過我們的測(cè)試它還是和普通單塊永磁磁鋼類似，在這個(gè)方面三臺(tái)電機(jī)我們認(rèn)為相差不大，三家電機(jī)只有特斯拉不是雙V型排列的永磁體。

疊片工藝方面比亞迪厚度最小，其余兩家差別不大，都屬于比較先進(jìn)的加工工藝，其中比亞迪永磁體側(cè)面固定點(diǎn)較多，其他兩家較少。三家都有明顯的裝配扣點(diǎn)，渦流發(fā)熱的挑戰(zhàn)都不小。分段錯(cuò)極布局華為和比亞迪是6層，特斯拉是3層，這一點(diǎn)特斯拉略顯簡(jiǎn)單。整體魯片工藝水平三家差異不明顯，比亞迪略優(yōu)。定子扁線層數(shù)方面，特斯拉是10層，多于比亞迪，高功率輸出下特斯拉占優(yōu)，低轉(zhuǎn)速城市路況比亞迪有一定優(yōu)勢(shì)。

華為DriveOne采用圓線電機(jī)也是強(qiáng)調(diào)高功率，整體效率不及比亞迪和特斯拉。這一塊華為稍微落后一些。極對(duì)數(shù)方面，比亞迪采用8極72槽，華為和特斯拉都是采用6級(jí)54槽。

極對(duì)數(shù)和線圈槽數(shù)有大量評(píng)價(jià)維度，今后慢慢講，本季講一個(gè)技術(shù)點(diǎn)，就是永磁同步電機(jī)，多數(shù)都是正弦波交流驅(qū)動(dòng)，但實(shí)際上接收的不可能是理想正弦波對(duì)吧?因?yàn)殡姍C(jī)定轉(zhuǎn)子之間有氣隙，磁場(chǎng)有畸變，干擾輸入到轉(zhuǎn)子的電流電壓。這之中存在大量高階次諧波對(duì)電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生影響，轉(zhuǎn)化到用戶身上就是噪音和振動(dòng)。

轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下一定總是傾向于停留在某些特定位置。因?yàn)槎ㄗ娱_槽空間相對(duì)局限，轉(zhuǎn)子磁極和定子開槽相對(duì)應(yīng)的磁路，磁阻總有不平衡量，而磁力線不管你那么多，總會(huì)將轉(zhuǎn)子拉到磁阻路徑最小的位置。而當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁體兩端對(duì)應(yīng)的齒槽區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)波動(dòng)就會(huì)變得更大，這種感覺類似你開車不斷壓到減速帶的感覺，這種力矩波動(dòng)，我們稱為齒槽轉(zhuǎn)矩。

為此人們約定了一些評(píng)價(jià)因子，就是定子槽數(shù)和極數(shù)的最大公約數(shù)，以及最小公倍數(shù)。因?yàn)楸敬稳_(tái)電機(jī)他們各自的槽數(shù)和極數(shù)都是能整除，所以評(píng)價(jià)因子就是他們自身轉(zhuǎn)子的級(jí)數(shù)以及他們的槽數(shù)，最小公倍數(shù)自然就是槽數(shù)。比亞迪這里是8級(jí)72槽，特斯拉和華為都是6級(jí)54槽更低一些。這個(gè)數(shù)值越低，電機(jī)齒諧波次數(shù)就越高，齒槽波動(dòng)越大，噪音和振動(dòng)就不容易控制。

但按永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速公式來看，這種極對(duì)數(shù)較少，換來的是相對(duì)低的鐵損系數(shù)，因?yàn)樵诙鄶?shù)轉(zhuǎn)速區(qū)間，鐵耗是和電機(jī)頻率程正相關(guān)性。?

6磁極的華為特斯拉，在16000轉(zhuǎn)運(yùn)行頻率估計(jì)和8極的比亞迪12000轉(zhuǎn)左右的頻率在一個(gè)級(jí)別，這也進(jìn)一步解釋了為啥比亞迪為什么把轉(zhuǎn)子沖片做得這么精致的原因，就是為了盡可能優(yōu)化鐵損。

像特斯拉和華為這樣的54槽6極的電機(jī)，在這種格局下不妨就采用調(diào)大電流去推高轉(zhuǎn)速和扭矩的路線，從用戶角度更容易被接受。而比亞迪雖然電機(jī)控制系統(tǒng)不好做，但8級(jí)72槽的這個(gè)設(shè)計(jì)，相當(dāng)于更多的電極一起并聯(lián)出力。峰值扭矩提升相對(duì)會(huì)比較容易一些，而且想做高功率也不用傻傻的用大電流來硬打，加上之前我們說的比亞迪減速比是11左右也能夠互為佐證，綜合來看在性能指標(biāo)方面都是指向節(jié)能和靜音的。

冗余設(shè)計(jì)角度來說，三臺(tái)電機(jī)峰值轉(zhuǎn)速都有提升的余地，只不過可能沒必要，尤其是比亞迪的16000轉(zhuǎn)搭配10.8的減速比這種格局來說，老王認(rèn)為比亞迪應(yīng)該是考慮到更高的通用屬性從而限制了峰值轉(zhuǎn)速。這就好比當(dāng)初刀片電池剛推出時(shí)，看起在能量方面仍然有提升空間，但通過技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)?；螅裉厮估@種頂流公司都會(huì)考慮采購(gòu)，這就是工程哲學(xué)的魅力。

另一方面，大電流的發(fā)熱其實(shí)特斯拉人家也不怕，因?yàn)檗D(zhuǎn)子有芯部油冷，定子還有噴淋孔道，所以特斯拉才敢上9.3的減速比，而華為也不能只看圓線電機(jī)這種缺點(diǎn)，華為的優(yōu)勢(shì)是在逆變模塊的可靠性方面做到完善的同時(shí)，用模塊化的思維滲透到供應(yīng)鏈的需求層面。舉個(gè)不恰當(dāng)?shù)睦?，比亞迪的電機(jī)有點(diǎn)像8缸發(fā)動(dòng)機(jī)，平順性好噪音也小，但為了省油油略微限制了運(yùn)動(dòng)擋。而特斯拉或者華為這個(gè)格局就是暴躁的小排量，相對(duì)容易控制，但有時(shí)候想跑快必須以能耗為代價(jià)。