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 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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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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