Análise do custo do rotor do motor de fluxo axial: ímãs, núcleo de ferro ou encapsulamento - o que ocupa a maior parte?

Os motores de fluxo axial estão conduzindo uma revolução de potência em veículos de nova energia, robôs humanóides, aeronaves eVTOL (decolagem e pouso elétrico vertical) e muito mais, graças ao seu tamanho compacto, peso leve e alta densidade de potência. No entanto, o custo de fabricação relativamente alto continua sendo um gargalo para a adoção em larga escala. Então, o que exatamente compõe o custo de um rotor do motor de fluxo axial ? E entre o grau do ímã, o processo de laminação do núcleo e o material de encapsulamento, qual deles representa a maior parte? Este artigo explica tudo para você.

1. Magnet Grade – O campeão indiscutível do custo

Entre todos os materiais em um motor de fluxo axial,  os ímãs (ímãs permanentes) são o item de maior custo.

Os ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB) de alto desempenho embutidos no disco do rotor são o “coração” que gera o campo magnético. Como os rotores do motor de fluxo axial são tipicamente ultrafinos e podem operar em temperaturas de 180-200°C, os ímãs devem apresentar um produto energético extremamente alto, alta coercividade (para resistir à desmagnetização) e a capacidade de serem processados ​​em fatias micrométricas finas. Os ímãs NdFeB padrão não podem atender a esses requisitos rigorosos – materiais de alta qualidade especialmente personalizados são essenciais.

Dados da indústria mostram que  os ímãs representam 35-40% do custo total do motor e dominam o custo do material do rotor de forma ainda mais decisiva. Com o aumento dos preços dos materiais de terras raras nos últimos anos, esta percentagem tende a ser ainda mais elevada. Portanto,  o grau do ímã é o fator número um que determina o custo do rotor.

2. Laminação do núcleo – menor participação nos custos, mas não isenta de desafios técnicos

O núcleo de ferro (incluindo o núcleo do estator e parte do ferro traseiro do rotor) é responsável por uma parcela relativamente menor do custo do motor de fluxo axial.

Ao contrário dos motores de fluxo radial tradicionais que utilizam laminações de aço silício, os motores de fluxo axial enfrentam um circuito magnético 3D que não pode ser controlado pelo aço silício convencional. A solução principal atual é  o SMC (composto magnético macio)  – pó de ferro revestido com uma camada isolante e depois compactado em forma – que pode formar geometrias complexas do tipo disco em uma única etapa de prensagem.

O núcleo normalmente representa cerca de 10-15% do custo total do motor.  Embora a participação seja modesta, a tecnologia de processo para SMC é exigente: o revestimento isolante em cada partícula de pó deve ser extremamente fino para atingir alta densidade, mas não deve ser danificado durante a compactação de alta pressão – exigindo validação do processo a longo prazo. Além disso, a matéria-prima do pó de liga magnética macia custa cerca de duas vezes mais que o aço silício, aumentando ainda mais o custo do processo.

3. Material de encapsulamento – menor parcela, mas ainda assim um papel crítico

Os materiais de encapsulamento constituem a menor parcela do custo do rotor do motor de fluxo axial.

Os compostos encapsulantes são usados ​​principalmente para preencher as lacunas entre o invólucro e o núcleo, e entre o invólucro e os enrolamentos da bobina, servindo funções como condução térmica, isolamento elétrico, fixação e dispersão de tensões. Como os motores de fluxo axial são planos e têm área de superfície limitada para dissipação de calor, o gerenciamento térmico é um grande desafio. Usar compostos de envasamento de alta condutividade térmica (por exemplo, com uma condutividade térmica de 2-3 W/m·K) é uma medida importante para melhorar o resfriamento.

No entanto, em termos de contribuição de custos, os materiais de encapsulamento estão muito atrás dos ímãs e do núcleo, representando apenas uma pequena fração da lista técnica geral do rotor.

4. Resumo: Ímãs > Núcleo > Encapsulamento

Juntando tudo, a classificação de custo de um rotor de motor de fluxo axial é clara:

A classe do ímã é o componente de maior custo em um rotor de motor de fluxo axial , representando 35-40% do custo total do motor – excedendo em muito o núcleo e o encapsulamento. Isso também explica por que a indústria vê os ímãs como o “coração” e o “calcanhar de Aquiles” dos motores de fluxo axial: eles determinam não apenas o teto de desempenho do motor, mas também seu custo mínimo.

5. SDM: Linha de produção flexível permite entrega de volume

Na industrialização de rotores de motores de fluxo axial, a capacidade de fabricação eficiente e flexível é crucial.  SDM (Hangzhou Shengshideng Magnetic Materials Co., Ltd.)  – uma empresa de alta tecnologia de nível nacional focada em ímãs e soluções magnéticas – construiu uma vantagem distinta no campo de rotores de motores de fluxo axial.

Do lado da produção,  a SDM montou uma linha de montagem flexível em sua fábrica, permitindo trocas rápidas entre diferentes tipos de conjuntos de rotores de motores de fluxo axial . Essa capacidade de fabricação flexível permite uma resposta eficiente às demandas personalizadas de produção de pequenos lotes e diversas variedades, melhorando significativamente o rendimento e a agilidade de entrega.

Até o momento,  a SDM já alcançou a entrega em volume de vários modelos de rotores de motores de fluxo axial . À medida que os motores de fluxo axial penetram rapidamente em mercados de trilhões de yuans, como veículos de nova energia, robôs humanóides e economia de baixa altitude, o layout de linha flexível da SDM e o histórico comprovado de entrega em massa estão construindo um fosso sólido para a empresa em um cenário cada vez mais competitivo.