توزيع تكلفة الجزء الدوار لمحرك التدفق المحوري: المغناطيس أم الحديد أم التغليف - أيهما يأخذ الحصة الأكبر؟

تقود محركات التدفق المحوري ثورة في الطاقة في مركبات الطاقة الجديدة، والروبوتات البشرية، وطائرات الإقلاع والهبوط العمودي الكهربائية، والمزيد، وذلك بفضل حجمها الصغير، وخفة الوزن، وكثافة الطاقة العالية. ومع ذلك، تظل تكلفة التصنيع المرتفعة نسبيًا بمثابة عنق الزجاجة أمام اعتمادها على نطاق واسع. لذلك، ما الذي يشكل بالضبط تكلفة محرك التدفق المحوري الدوار ؟ ومن بين درجة المغناطيس، وعملية التصفيح الأساسية، ومواد التغليف، أي منها يمثل الجزء الأكبر؟ هذه المقالة تفصلها لك.

1. درجة المغناطيس – بطل التكلفة بلا منازع

من بين جميع المواد المستخدمة في محرك التدفق المحوري،  يعتبر المغناطيس (المغناطيس الدائم) هو العنصر الأكبر في التكلفة.

إن مغناطيس النيوديميوم والحديد والبورون (NdFeB) عالي الأداء المدمج في القرص الدوار هو 'القلب' الذي يولد المجال المغناطيسي. نظرًا لأن دوارات محرك التدفق المحوري تكون عادةً رقيقة جدًا ويمكن أن تعمل عند درجات حرارة تتراوح بين 180-200 درجة مئوية، يجب أن تظهر المغناطيسات منتجًا عالي الطاقة للغاية، وإكراهًا عاليًا (لمقاومة إزالة المغناطيسية)، والقدرة على معالجتها إلى شرائح رفيعة ميكرون. لا يمكن لمغناطيسات NdFeB القياسية تلبية هذه المتطلبات الصارمة - حيث تعد المواد المخصصة عالية الجودة أمرًا ضروريًا.

تظهر بيانات الصناعة أن  المغناطيس يمثل 35-40% من إجمالي تكلفة المحرك ، ويهيمن على تكلفة مادة الدوار بشكل أكثر حسمًا. ومع ارتفاع أسعار المواد الأرضية النادرة في السنوات الأخيرة، تتجه هذه الحصة إلى الارتفاع. ولذلك،  فإن درجة المغناطيس هي العامل الأول الذي يحدد تكلفة الدوار.

2. التصفيح الأساسي – حصة تكلفة أقل، ولكن ليس بدون تحديات فنية

يمثل القلب الحديدي (بما في ذلك قلب الجزء الثابت وجزء من الحديد الخلفي للعضو الدوار) جزءًا أصغر نسبيًا من تكلفة محرك التدفق المحوري.

على عكس محركات التدفق الشعاعي التقليدية التي تستخدم شرائح فولاذ السيليكون، تواجه محركات التدفق المحوري دائرة مغناطيسية ثلاثية الأبعاد لا يمكن التعامل معها بواسطة فولاذ السيليكون التقليدي. الحل السائد الحالي هو  SMC (مركب مغناطيسي ناعم)  - مسحوق الحديد المطلي بطبقة عازلة ثم يتم ضغطه في الشكل - والذي يمكن أن يشكل أشكالًا هندسية معقدة من نوع القرص في خطوة ضغط واحدة.

يمثل القلب عادةً حوالي 10-15% من إجمالي تكلفة المحرك.  على الرغم من أن الحصة متواضعة، إلا أن تقنية المعالجة الخاصة بالـ SMC تتطلب جهدًا كبيرًا: يجب أن يكون الطلاء العازل على كل جسيم مسحوق رقيقًا للغاية لتحقيق كثافة عالية، ومع ذلك يجب ألا يتضرر أثناء الضغط العالي - مما يتطلب التحقق من صحة العملية على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكلفة المواد الخام لمسحوق السبائك المغناطيسية الناعمة تبلغ حوالي ضعف تكلفة فولاذ السيليكون، مما يزيد من تكلفة العملية.

3. مواد التغليف – أصغر حصة، ولكن لها دور حاسم

تشكل مواد التغليف الجزء الأصغر من تكلفة الدوار لمحرك التدفق المحوري.

تُستخدم المركبات المغلفة بشكل أساسي لملء الفجوات بين الغلاف والقلب، وبين الغلاف ولفائف الملف، حيث تؤدي وظائف مثل التوصيل الحراري، والعزل الكهربائي، والتثبيت، وتشتيت الإجهاد. نظرًا لأن محركات التدفق المحوري مسطحة مع مساحة سطحية محدودة لتبديد الحرارة، فإن الإدارة الحرارية تمثل تحديًا كبيرًا. يعد استخدام مركبات تأصيص ذات موصلية حرارية عالية (على سبيل المثال، مع موصلية حرارية تبلغ 2-3 واط/م·ك) أحد التدابير المهمة لتحسين التبريد.

ومع ذلك، من حيث المساهمة في التكلفة، فإن مواد التغليف تتخلف كثيرًا عن المغناطيس والقلب، ولا تمثل سوى جزء صغير من إجمالي قائمة مكونات الصنف للدوار.

4. الملخص: المغناطيس > النواة > التغليف

وبجمع كل ذلك معًا، فإن تصنيف التكلفة لدوار محرك التدفق المحوري واضح:

تعد درجة المغناطيس أكبر مكون تكلفة في الجزء الدوار لمحرك التدفق المحوري ، حيث تمثل 35-40% من إجمالي تكلفة المحرك - وهو ما يتجاوز بكثير تكلفة القلب والتغليف. وهذا ما يفسر أيضًا سبب نظر الصناعة إلى المغناطيس على أنه 'القلب' و'كعب أخيل' لمحركات التدفق المحوري: فهي لا تحدد سقف أداء المحرك فحسب، بل تحدد أيضًا أرضية التكلفة.

5. SDM: خط الإنتاج المرن يتيح تسليم الكميات

في تصنيع دوارات محرك التدفق المحوري، تعد القدرة على التصنيع الفعالة والمرنة أمرًا بالغ الأهمية. قامت  شركة SDM (Hangzhou Shengshideng Magnetic Materials Co., Ltd.)  - وهي مؤسسة ذات تقنية عالية على المستوى الوطني تركز على المغناطيس والحلول المغناطيسية - ببناء ميزة مميزة في مجال الدوار بمحرك التدفق المحوري.

من ناحية الإنتاج،  أنشأت SDM خط تجميع مرن في مصنعها، مما يتيح التحولات السريعة بين الأنواع المختلفة من مجموعات الأجزاء الدوارة لمحركات التدفق المحوري . تسمح قدرة التصنيع المرنة هذه بالاستجابة الفعالة للطلبات المخصصة لإنتاج مجموعة صغيرة ومتعددة الأصناف، مما يؤدي إلى تحسين الإنتاجية ومرونة التسليم بشكل كبير.

حتى الآن،  حققت SDM بالفعل تسليمًا كبيرًا لنماذج الدوار ذات محرك التدفق المحوري المتعددة . نظرًا لأن محركات التدفق المحوري تخترق بسرعة أسواق تريليون يوان مثل مركبات الطاقة الجديدة والروبوتات البشرية والاقتصاد على ارتفاعات منخفضة، فإن تخطيط الخط المرن لشركة SDM وسجلها المثبت في التسليم الجماعي يبني خندقًا قويًا للشركة في مشهد تنافسي متزايد.