300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心

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發佈時間: 2019-10-08 19:02

更新時間: 2019-10-08 19:02

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DYSON 吸塵器的核心 —— 馬達是怎麼製造的呢?這次筆者受原廠之邀,走訪 Dyson 位於新加坡的數位馬達設計中心,看看 V10 吸塵器內這顆高達 125,000 轉的馬達是怎麼製造出來的吧!

Dyson 的產品最為人稱道的,就是每一件產品的設計都是獨一無二,不僅外型極具辨識度,也提供了更勝同級產品的性能表現。其中在 Dyson 新款無線吸塵器 V10 身上搭載的「V10 數位馬達」,就堪稱是 Dyson 旗下馬達科技與技術的結晶,另一款 SuperSONIC 神級吹風機內建的則是 V9 數位馬達。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心Dyson 歷年來研發的數位馬達,其原型都位於新加坡 SAM 中心內展示。

Dyson 的各種產品之所以具備這麼強大的性能,有很大部分的原因是因為 Dyson 在馬達的研發上一向不遺餘力,而設立這座馬達設計中心最一開始的動機,是源自於 Dyson 創辦人 James Dyson 對馬達性能的追求,早在 19 年前 James Dyson 就對目前市面上的馬達性能不盡滿意,也認為市售馬達的性能都不太夠力,因此自行著手開發 Dyson 專屬的馬達。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心Dyson V9 數位馬達(吹風機馬達)是目前 Dyson 體積最小的馬達,同樣也在新加坡 SAM 內生產。

Dyson 數位馬達設計中心

也因此,Dyson 從 V2、V4、V8、V9、V10 數位馬達研發迄今,一路上創造了不少極具性能的產品,而這座位於新加坡的 Dyson 數位馬達設計中心(Singapore Advanced Manufacturing Center,SAM)就是在 2012 年所創立的,在這座面積達 10,296 平方米的空間內,每 2.6 秒就誕生一顆數位馬達。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心在 2012 年在新加坡成立的數位馬達設計中心內,平均每 2.6 秒就會誕生一顆數位馬達。

目前在數位馬達設計中心內,主要生產的有 V9(吹風機馬達)以及 V10(吸塵器馬達)數位馬達,整座園區內總共有數百名員工,其中有 1/3 的人是工程師,包含了電子工程師、材料工程師、空氣力學工程師以及機械工程師等種種人才。

筆者參觀過的廠房不在少數,但要見到像是 Dyson 這樣的廠房卻很罕見,原因在於我們一行人幾乎逛完了整個 V10 數位馬達的生產線,但見到的人少到一隻手都數得出來。實際上在這廠房內有多達 300 名自動生產的機器人,而極其高度的自動化,就是筆者對 Dyson 工廠最深刻的印象。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心Dyson 數位馬達設計中心辦公室牆上的標語:「只有在能正確運作時,設計才真正美麗。」

V10 數位馬達(吸塵器馬達)的生產線是這樣的,主要分為四個部分,第一部份是馬達轉軸的測試與檢測,第二部分是軸承的放置,第三部分是將馬達轉子纏繞上銅線,第四部分是最終的封裝與檢測,同時在最後會試運轉馬達,確保每顆出貨的馬達都是順暢無疑慮的。

值得一提的是,Dyson V10 數位馬達軸心材質是採用陶瓷材質,相較於過往的鋼材,陶瓷軸心具備更輕的重量以及更高的轉速(因為重量較輕、質量較小,因此啟動速度更快轉速也更高),使得 V10 數位馬達具備 125,000 轉(12 萬 5 千轉)的超高轉速。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心每一顆 V10 數位馬達皆採用陶瓷材質的軸心(圖中的白色部分),以確保馬達能夠兼具輕量、強度與高轉速。

Balance machine

在測試馬達軸心的這一站當中,為了確保在高速運轉中能夠保持平衡,機器會檢測每一根馬達軸心尺寸是準確無誤的。比較特殊的是,一般針對轉動物體的平衡校正方式是添加材料(例如汽機車的輪圈平衡),但 Dyson 的做法是去除材料,而如果檢測到陶瓷材質的馬達軸心有任何不均,機台會負責校正至正常並做二度檢測,最後品質符合標準才會送到下一站。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心

Rotor to frame bonding

這一站的作用是將馬達軸心與馬達本體固定完成(馬達固定機器人),由於大幅自動化的緣故,機器人可以做到十分精準的動作,在這一站中會將固定用的特殊黏膠置入直徑僅只有 1mm 的洞內以固定軸心,同時機台也會檢測以確保膠水重量是符合規範的。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心透過自動化機台可準確無誤地將特殊膠注入這個大小僅只有 1mm 的洞內以固定馬達元件。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心軸心正常置入馬達框架(Frame)的樣品。

Winding

在馬達構成中,轉子與銅線是十分重要的,這一站則負責將轉子的銅線給纏繞完成,而透過這台像是縫紉機般的機器,可將纖細的銅線整齊的捲至轉子上,纏繞銅線的力道必須十分精準,不能過緊也不能過鬆。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心猶如縫紉機般纏繞銅線的機台,可為每個線圈纏繞相同長度的銅線。

每一顆 Dyson V10 數位馬達(吸塵器馬達)具備四個轉子線圈,在機器人的下方,則放置了四卷銅線以供應機台纏繞線圈,據 Dyson 原廠表示,光是這一卷銅線就重達 25kg(四卷重達 100kg),並且每五天就得更換一次線圈。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心纏繞完成的馬達正進入最後作業。

與工程經理的簡短訪談

在參觀完 Dyson V10 數位馬達的生產線後,我們也簡短的訪問了 Dyson 數位馬達的工程經理 YVONNE Tan,她負責管理新加坡和菲律賓的機械驗證團隊,並曾監督超過 2,000 萬個 Dyson 數位馬達的設計,並曾在新加坡,馬來西亞,中國,西班牙和美國擔任重要工程職位。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心Yvonne Tan 是 Dyson 數位馬達的工程經理,目前已監督超過 2,000 萬顆數位馬達的設計生產。

Q:搭載在 Dyson Supersonic 吹風機內的 V9 馬達已經是 Dyson 最小的馬達了,為何 Dyson 還是更近一步研發出更新的 V10 數位馬達呢?

最主要的原因是 V9 轉速並沒有那麼高(編按:但其實已有 11 萬轉的高速),因此我們決定設計一款轉速更高、更強的馬達,那就是 125,000 轉的 V10 了。另一個原因是 V9 是交流馬達(AC),V10 是直流馬達,兩者其實是不一樣的設計。

Q:V10 數位馬達在設計上有哪些特點呢?Dyson 又是怎麼去設定馬達性能的呢?

其實具體來說,V10 數位馬達是為了要取代有線吸塵器而開發的,因此最初的立意是要輕、同時也要夠強,而在性能設定上,我們的第一目標是轉速要突破性的高,其次是盡可能的輕量化。

300個機器人、2.5秒誕生一顆馬達,解密 Dyson V10 神級吸塵器的核心Dyson V9 數位馬達,雖然體積最小,但卻具備了高達 11 萬轉的實力。

Q:能否聊聊您在這裡的資歷、Dyson 工程師的特質,以及 Dyson 求才重視的特點呢?

我進入數位馬達設計中心大約三年,這裡的員工平均年齡是 26 歲,當中大約有 1/ 3 是女性,在這裡 Dyson 主要徵求的是工程人員,因此不分男女,只要是工程相關的專業人士 Dyson 都相當歡迎。在新人求職時,我通常會問工程師平常假日從事的休閒活動是什麼,我們也比較歡迎本身就對工程很有興趣的員工。

Q:Dyson 數位馬達與產品的開發目標是什麼呢?

我們的宗旨就是做沒有人做的,以 Dyson 創辦人 James Dyson 為例,他一開始就是因為現有的吸塵器不夠好,因而想找出解決的方案,由此誕生了 Dyson。我們的初衷是為了解決問題,例如你看到吹風機,它二十多年來都是這樣沒有改變,但重心卻會讓我們很不容易握持,因此我們的 Supersonic 吹風機就將馬達放置在握把內,這就是為了減輕重心問題,同時讓使用者即使長時間使用也不會疲累。

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