深度解析特斯拉3D6電機拆解報告

首先特斯拉3D6電機的轉(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噪音進行優(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（中間粗的其實是2級，看上去只有5段，實際是6段）

這種錯極設(shè)計我們之前講過，但分段細致度包括魯片卻沒有之前比亞迪和華為的轉(zhuǎn)子那么細致。包括上一代特斯拉電機轉(zhuǎn)子側(cè)面的噪音優(yōu)化輔助槽方面是做得非常細致的，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)子上我們暫時沒發(fā)現(xiàn)之前那么細致的高低搭配，簡化為單一半徑的靜音槽，結(jié)合同樣比較簡化的3分段設(shè)計來看，特斯拉整體細致度沒有那兩家那么好的。

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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)細節(jié)，老王來到了線切割加工中心，咱們把電機轉(zhuǎn)子軸都剖開看一看。

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撰稿前老王在一些咨詢機構(gòu)報告中看到了上一代特斯拉電機軸，是油液先進入到中心，由突出部甩到內(nèi)壁后，冷卻油再從四個小孔噴出進行散熱。 ?

電機低效制熱模式潤滑油和熱流量示意 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)子進行冷卻，但仔細看還是沒有比亞迪考慮那么細致，因為比亞迪的油道是可以流經(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轉(zhuǎn)子進行芯部冷卻的電機。還是說得過去的。

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另外關(guān)于特斯拉轉(zhuǎn)子油道的這個設(shè)計變化，老王的猜測是一開始的軸芯突出部，應(yīng)該是考慮到了油液攪動阻力，控制了噴油流量，所以冷卻油的噴射點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。支撐這種觀點的另一個依據(jù)在于原則上3D6電機的出現(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)計老王猜測是增大了油液在電機內(nèi)的流量以強化電機低效率制熱模式的能力。?

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

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之前其他咨詢報告中顯示上一代特斯拉電機采用芯部突出設(shè)計。

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。?

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我們其實可以把電機的一些核心機械設(shè)計進行一個簡單的橫向?qū)Ρ?。三臺電機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)過我們的測試它還是和普通單塊永磁磁鋼類似，在這個方面三臺電機我們認為相差不大，三家電機只有特斯拉不是雙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，都屬于比較先進的加工工藝，其中比亞迪永磁體側(cè)面固定點較多，其他兩家較少。三家都有明顯的裝配扣點，渦流發(fā)熱的挑戰(zhàn)都不小。分段錯極布局華為和比亞迪是6層，特斯拉是3層，這一點特斯拉略顯簡單。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。

華為DriveOne采用圓線電機也是強調(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54槽。

極對數(shù)和線圈槽數(shù)有大量評價維度，今后慢慢講，本季講一個技術(shù)點，就是永磁同步電機，多數(shù)都是正弦波交流驅(qū)動，但實際上接收的不可能是理想正弦波對吧?因為電機定轉(zhuǎn)子之間有氣隙，磁場有畸變，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電機運行產(chǎn)生影響，轉(zhuǎn)化到用戶身上就是噪音和振動。

轉(zhuǎn)子靜止狀態(tài)下一定總是傾向于停留在某些特定位置。因為定子開槽空間相對局限，轉(zhuǎn)子磁極和定子開槽相對應(yīng)的磁路，磁阻總有不平衡量，而磁力線不管你那么多，總會將轉(zhuǎn)子拉到磁阻路徑最小的位置。而當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，永磁體兩端對應(yīng)的齒槽區(qū)域內(nèi)磁場波動就會變得更大，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，我們稱為齒槽轉(zhuǎn)矩。

為此人們約定了一些評價因子，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)。因為本次三臺電機他們各自的槽數(shù)和極數(shù)都是能整除，所以評價因子就是他們自身轉(zhuǎn)子的級數(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72槽，特斯拉和華為都是6級54槽更低一些。這個數(shù)值越低，電機齒諧波次數(shù)就越高，齒槽波動越大，噪音和振動就不容易控制。

但按永磁同步電機轉(zhuǎn)速公式來看，這種極對數(shù)較少，換來的是相對低的鐵損系數(shù)，因為在多數(shù)轉(zhuǎn)速區(qū)間，鐵耗是和電機頻率程正相關(guān)性。?

6磁極的華為特斯拉，在16000轉(zhuǎn)運行頻率估計和8極的比亞迪12000轉(zhuǎn)左右的頻率在一個級別，這也進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。

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像特斯拉和華為這樣的54槽6極的電機，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。而比亞迪雖然電機控制系統(tǒng)不好做，但8級72槽的這個設(shè)計，相當于更多的電極一起并聯(lián)出力。峰值扭矩提升相對會比較容易一些，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方面都是指向節(jié)能和靜音的。

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冗余設(shè)計角度來說，三臺電機峰值轉(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。這就好比當初刀片電池剛推出時，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)?；?，像特斯拉這種頂流公司都會考慮采購，這就是工程哲學(xué)的魅力。

另一方面，大電流的發(fā)熱其實特斯拉人家也不怕，因為轉(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這種缺點，華為的優(yōu)勢是在逆變模塊的可靠性方面做到完善的同時，用模塊化的思維滲透到供應(yīng)鏈的需求層面。舉個不恰當?shù)睦?，比亞迪的電機有點像8缸發(fā)動機，平順性好噪音也小，但為了省油油略微限制了運動擋。而特斯拉或者華為這個格局就是暴躁的小排量，相對容易控制，但有時候想跑快必須以能耗為代價。

總的來看，在機械設(shè)計這個維度，我們可以暫時下一個樸素的結(jié)論，就是特斯拉偏向運動，比亞迪偏向節(jié)能和靜音。

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編輯：黃飛

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