Analiza troškova rotora motora s aksijalnim fluksom: magneti, željezna jezgra ili inkapsulacija – što zauzima najveći udio?

motori s ksijalnim fluksom pokreću revoluciju snage u novim energetskim vozilima, humanoidnim robotima, eVTOL (električni vertikalni uzlijetanje i slijetanje) zrakoplovima i još mnogo toga, zahvaljujući svojoj kompaktnoj veličini, maloj težini i velikoj gustoći snage. Međutim, relativno visoki troškovi proizvodnje ostaju usko grlo za usvajanje u velikim razmjerima. Dakle, što točno čini trošak rotor motora s aksijalnim fluksom ? A među kvalitetom magneta, postupkom laminiranja jezgre i materijalom za kapsuliranje, koji čini najveći udio? Ovaj članak razlaže to za vas.

1. Magnet Grade – neosporni prvak u cijeni

Među svim materijalima u motoru s aksijalnim fluksom,  magneti (permanentni magneti) su najveća troškovna stavka.

Visokoučinkoviti magneti neodimij-željezo-bor (NdFeB) ugrađeni u disk rotora su 'srce' koje stvara magnetsko polje. Budući da su rotori motora s aksijalnim fluksom tipično ultratanki i mogu raditi na temperaturama od 180-200°C, magneti moraju pokazivati ​​iznimno visok energetski proizvod, visoku koercitivnost (kako bi se oduprli demagnetizaciji) i sposobnost obrade u kriške tanke mikrona. Standardni NdFeB magneti ne mogu ispuniti ove stroge zahtjeve – bitni su posebno prilagođeni visokokvalitetni materijali.

Podaci iz industrije pokazuju da  magneti čine 35-40% ukupnih troškova motora i da još odlučnije dominiraju troškovima materijala za rotore. S porastom cijena materijala rijetkih zemalja u posljednjih nekoliko godina, ovaj udio se još više povećava. Stoga  je stupanj magneta faktor broj jedan koji određuje cijenu rotora.

2. Laminacija jezgre – manji udio u troškovima, ali ne bez tehničkih izazova

Željezna jezgra (uključujući jezgru statora i dio zadnjeg željeza rotora) čini relativno manji dio troškova motora s aksijalnim fluksom.

Za razliku od tradicionalnih motora s radijalnim fluksom koji koriste lamele od silikonskog čelika, motori s aksijalnim fluksom suočeni su s 3D magnetskim krugom s kojim se ne može nositi s uobičajenim silikonskim čelikom. Trenutačno glavno rješenje je  SMC (soft magnetic composite)  – željezni prah presvučen izolacijskim slojem i zatim zbijen u oblik – koji može oblikovati složene geometrije tipa diska u jednom koraku prešanja.

Jezgra obično predstavlja oko 10-15% ukupne cijene motora.  Iako je udio skroman, procesna tehnologija za SMC je zahtjevna: izolacijska prevlaka na svakoj čestici praha mora biti izuzetno tanka da bi se postigla visoka gustoća, ali se ipak ne smije oštetiti tijekom zbijanja pod visokim pritiskom – što zahtijeva dugotrajnu validaciju procesa. Osim toga, sirovina za prah meke magnetske legure košta oko dva puta više od silikonskog čelika, što dodatno povećava trošak procesa.

3. Materijal za kapsuliranje – najmanji udio, ali ključna uloga

Materijali za kapsuliranje čine najmanji dio troška rotora motora s aksijalnim fluksom.

Spojevi za kapsuliranje se uglavnom koriste za popunjavanje praznina između kućišta i jezgre, te između kućišta i namota svitka, služeći funkcijama kao što su toplinska vodljivost, električna izolacija, fiksacija i disperzija naprezanja. Budući da su motori s aksijalnim fluksom ravni s ograničenom površinom za rasipanje topline, upravljanje toplinom je veliki izazov. Korištenje smjesa za posuđe visoke toplinske vodljivosti (npr. s toplinskom vodljivošću od 2-3 W/m·K) jedna je od važnih mjera za poboljšanje hlađenja.

Međutim, u smislu doprinosa troškovima, materijali za kapsuliranje daleko su iza magneta i jezgre, čineći samo mali dio ukupnog sastava rotora.

4. Sažetak: Magneti > Jezgra > Enkapsulacija

Kad sve to stavimo zajedno, rangiranje troškova za rotor motora s aksijalnim fluksom je jasno:

Klasa magneta najveća je troškovna komponenta u rotoru motora s aksijalnim fluksom , koja čini 35-40% ukupne cijene motora – daleko nadmašujući jezgru i inkapsulaciju. Ovo također objašnjava zašto industrija vidi magnete i kao 'srce' i kao 'Ahilovu petu' motora s aksijalnim fluksom: oni određuju ne samo gornju granicu performansi motora, već i njegovu donju cijenu.

5. SDM: Fleksibilna proizvodna linija omogućuje dostavu količine

U industrijalizaciji rotora motora s aksijalnim fluksom, učinkovita i fleksibilna proizvodna sposobnost je ključna.  SDM (Hangzhou Shengshideng Magnetic Materials Co., Ltd.)  – visokotehnološko poduzeće na nacionalnoj razini usmjereno na magnete i magnetska rješenja – izgradilo je jasnu prednost u području rotora motora s aksijalnim fluksom.

Što se tiče proizvodnje,  SDM je u svojoj tvornici postavio fleksibilnu liniju za sklapanje, omogućujući brzu promjenu između različitih tipova sklopova rotora motora s aksijalnim fluksom . Ova fleksibilna proizvodna sposobnost omogućuje učinkovit odgovor na prilagođene zahtjeve za multi-varijetetskom proizvodnjom malih serija, uvelike poboljšavajući propusnost i agilnost isporuke.

Do danas  je SDM već postigao količinsku isporuku modela rotora motora s višestrukim aksijalnim fluksom . Kako motori s aksijalnim fluksom brzo prodiru na tržišta vrijedna bilijune juana, kao što su nova energetska vozila, humanoidni roboti i ekonomija na niskim nadmorskim visinama, SDM-ov fleksibilni raspored linija i dokazani rezultati masovne isporuke grade čvrstu potporu za tvrtku u sve konkurentnijem okruženju.