電動汽車/混合動力汽車的電機解決方案一般有：感應電動機（即交流異步電動機），永磁同步電動機
，開關磁阻電機三種。其中開關磁阻電動機震動、噪(zao)聲(sheng)較(jiao)大(da)，在(zai)大(da)型(xing)客(ke)車(che)上(shang)有(you)所(suo)應(ying)用(yong)

，而(er)乘(cheng)用(yong)車(che)領(ling)域(yu)多(duo)為(wei)前(qian)兩(liang)者(zhe)，即(ji)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)或(huo)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)。說(shuo)起(qi)感(gan)應(ying)電(dian)機(ji)和(he)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)子(zi)區(qu)別(bie)，從(cong)材(cai)料(liao)上(shang)看(kan)可(ke)以(yi)簡(jian)單(dan)認(ren)為(wei)：除了兩者都需要使用的矽鋼片，永磁同步電機中使用了永磁材料，感應電機的轉子則通常用鋁或銅來製造。

 

那麼感應電機和永磁同步電動機比較起來，二者孰優孰劣？我作了一張簡單的圖對比了它們的性能。

 

 

從cong性xing能neng上shang看kan，永yong磁ci同tong步bu電dian機ji在zai瞬shun態tai仍reng然ran可ke以yi保bao證zheng較jiao高gao的de效xiao率lv，同tong時shi有you著zhe更geng大da的de功gong率lv密mi度du，因yin此ci適shi用yong於yu頻pin繁fan起qi停ting的de工gong況kuang以yi及ji較jiao小xiao的de乘cheng用yong車che布bu置zhi空kong間jian。而er感gan應ying電dian動dong機ji勝sheng在zai成cheng本ben低di、可靠性更高
，同時穩態的效率也不錯（大部分工況85%~90%以上），因而在高速路網發達的工況以及較大的乘用車布置空間的條件下，感應電機可以滿足需求。

 

此外，另一個很重要的因素是：永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)釹(nv)鐵(tie)硼(peng)永(yong)磁(ci)材(cai)料(liao)是(shi)稀(xi)土(tu)資(zi)源(yuan)
，對(dui)於(yu)稀(xi)土(tu)資(zi)源(yuan)缺(que)少(shao)或(huo)稀(xi)土(tu)工(gong)業(ye)不(bu)發(fa)達(da)的(de)國(guo)家(jia)而(er)言(yan)，車(che)用(yong)動(dong)力(li)電(dian)機(ji)的(de)技(ji)術(shu)方(fang)案(an)是(shi)與(yu)國(guo)家(jia)安(an)全(quan)相(xiang)關(guan)的(de)。

 

綜合以上因素
，應用兩種解決方案的國家與地區如下圖：

 

 

當然，也並不能一概而論地說，歐美英所有的電動車都使用了感應電機，永磁同步電機或鐵氧體同步電機（這個技術也避免了永磁材料的使用）等技術方案在歐美英同樣存在。而對於我國和日本而言，我國擁有全球70%的稀土資源
，釹鐵硼磁性材料的總產量達到全球的80%（盡管高端釹鐵硼產量有限）。日本則是稀土產業的大國，世界銷量前三的釹鐵硼公司：住友特殊金屬公司、新越化學實業公司和TDK集團都是日本公司，其實力可見一斑。

 

因而Tesla選擇感應電機是更可靠（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。至於Tesla是怎麼將感應電機做到更加高效
，就要看銅芯轉子的技術了。

 

 

感應電動機的主流結構叫做鼠籠電機，名字的來源是由於它的轉子結構好比就是一個鼠籠：

 

 

在工業感應電機的生產製造中
，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製作鼠籠，電機的效率將會顯著提升！

 

不同金屬材料的電導率如下圖（藍色線是銅，粉色線是鋁）：

 

 

但是問題來了
，既然銅有百般好
，為什麼卻不用它？原因是銅的熔點高（1083℃）、銅芯轉子難以製造。

 

首先來看用鑄造的方法來生產銅芯轉子，在AC Propulsion和MIT關於鑄銅轉子的合作研究中
，研究者嚐試通過鑄造相同尺寸的銅芯轉子電機

，來對比不同的鑄銅工藝。他們先是嚐試製造了直徑為6英寸的轉子
，結果出現了下圖的情況：

 

 

由於鑄銅端環氣泡過多、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製造出來。於是他們轉而製造了3英寸的銅芯轉子進行實驗。

 

從該研究中
，可以看出較大尺寸的銅芯轉子對鑄造有著極高的工藝要求，可靠的鑄銅工藝還很罕見。

 

那麼轉而使用焊接呢
？實際上，通過焊接手段製造銅芯轉子是主流的技術手段，它的製造過程是這樣的：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製造，離心鑄造的工藝可以排出其中的雜質和氣泡），如下圖：

 

 

danzhizaotongxinzhuanzidehanjiegongyixuyaocaiyongganyingqianhan，chengbenjiaogao。qieyouyudianjizhuanzidegongzuotiaojian
，duihanjiediandeqiangduyaoqiubijiaoda。ruguohanjiedianchuxiansunhuai

，qingzeyingxiangzhenggedianjidexingneng，zhongzezaochengzhuanzisunhui。

 

永磁體昂貴
、鑄鋁轉子效率低
、鑄銅轉子工藝難度大、焊接銅工藝成本高
，在這樣的情況下，Tesla Motors是怎麼做的呢？

 

 

先是與焊接鼠籠技術方案相同，將銅條插入了轉子槽中，插完之後效果如下圖：

 

 

實物差不多是這個樣子：

 

 

然後，下一步本應該是焊接端環
，而Tesla卻另辟蹊徑！

 

Tesla製造了一組表麵鍍銀的銅質楔子
，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製造完成了！

 

（楔子形狀）

 

（轉子端部爆炸圖）

 

（轉子軸向視圖）

 

插完楔子之後，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釺焊成本、難度都低多了。焊接之後，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

，實物如下圖：

 

 

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

 

這一項技術曾是Teslaguanyudianjidemimi
，wozaiyueduzhuanlizhiqianduiciyiwusuozhi，jinjinshiyuedudeguochengjiuyourujiemi，shifenguoyin，xianglairuguoqinshencanyujiqideyanfa，yidingshimanmandedeyi！

 

（來源：第一電動網）