Распределение стоимости ротора двигателя с осевым магнитным потоком: магниты, железный сердечник или герметизация – что занимает наибольшую долю?

Двигатели с поперечным магнитным потоком совершают революцию в области энергетики в транспортных средствах на новой энергии, роботах-гуманоидах, самолетах eVTOL (электрический вертикальный взлет и посадка) и т. д. благодаря своим компактным размерам, легкому весу и высокой удельной мощности. Однако относительно высокая стоимость производства остается узким местом для крупномасштабного внедрения. Итак, из чего именно состоит стоимость Ротор двигателя с осевым магнитным потоком ? А какой из сортов магнита, процесса ламинирования сердечника и материала герметизации составляет наибольшую долю? Эта статья расскажет вам об этом.

1. Магнитный класс – бесспорный чемпион по цене

Среди всех материалов, используемых в двигателе с осевым магнитным потоком,  магниты (постоянные магниты) являются самой крупной статьей затрат..

Высокоэффективные магниты из неодима, железа и бора (NdFeB), встроенные в диск ротора, являются «сердцем», генерирующим магнитное поле. Поскольку роторы двигателей с осевым магнитным потоком обычно ультратонкие и могут работать при температурах 180-200°C, магниты должны обладать чрезвычайно высоким энергетическим продуктом, высокой коэрцитивной силой (чтобы противостоять размагничиванию) и способностью обрабатываться на кусочки микронной толщины. Стандартные магниты NdFeB не могут удовлетворить этим строгим требованиям – необходимы специально изготовленные высококачественные материалы.

Отраслевые данные показывают, что  на магниты приходится 35-40% общей стоимости двигателя , и они еще более существенно доминируют в стоимости материала ротора. С ростом цен на редкоземельные материалы в последние годы эта доля имеет тенденцию к еще большему росту. Таким образом,  марка магнита является фактором номер один, определяющим стоимость ротора..

2. Ламинирование сердцевины – меньшая доля затрат, но не без технических проблем

Железный сердечник (включая сердечник статора и часть сердечника ротора) составляет относительно меньшую часть стоимости двигателя с осевым магнитным потоком.

В отличие от традиционных двигателей с радиальным магнитным потоком, в которых используются пластины из кремнистой стали, двигатели с осевым магнитным потоком имеют трехмерную магнитную цепь, с которой не может справиться обычная кремниевая сталь. В настоящее время основным решением является  SMC (магнитомягкий композит)  – железный порошок, покрытый изолирующим слоем, а затем спрессованный в форму – который может формировать сложную геометрию типа диска за один этап прессования.

Сердечник обычно составляет около 10-15% от общей стоимости двигателя.  Хотя эта доля скромна, технология производства SMC предъявляет высокие требования: изолирующее покрытие на каждой частице порошка должно быть чрезвычайно тонким, чтобы достичь высокой плотности, но при этом оно не должно повреждаться во время прессования под высоким давлением, что требует долгосрочной проверки процесса. Кроме того, сырье для порошка магнитомягких сплавов стоит примерно в два раза дороже, чем кремниевая сталь, что еще больше увеличивает стоимость процесса.

3. Герметизирующий материал – наименьшая доля, но решающая роль

Герметизирующие материалы составляют наименьшую часть стоимости ротора двигателя с осевым магнитным потоком.

Герметизирующие составы в основном используются для заполнения зазоров между корпусом и сердечником, а также между корпусом и обмотками катушек, выполняя такие функции, как теплопроводность, электроизоляция, фиксация и рассеивание напряжений. Поскольку двигатели с осевым магнитным потоком имеют плоскую конструкцию с ограниченной площадью поверхности для рассеивания тепла, управление температурным режимом является серьезной проблемой. Использование герметиков с высокой теплопроводностью (например, с теплопроводностью 2-3 Вт/м·К) является одной из важных мер по улучшению охлаждения.

Однако с точки зрения затрат герметизирующие материалы сильно отстают от магнитов и сердечника, составляя лишь небольшую часть общей спецификации ротора.

4. Краткое описание: Магниты > Сердечник > Инкапсуляция

Если сложить все это вместе, то стоимость ротора двигателя с осевым магнитным потоком очевидна:

Марка магнита является крупнейшим компонентом стоимости ротора двигателя с осевым магнитным потоком , на его долю приходится 35-40% общей стоимости двигателя, что намного превышает стоимость сердечника и герметизации. Это также объясняет, почему отрасль рассматривает магниты как «сердце» и «ахиллесову пяту» двигателей с осевым магнитным потоком: они определяют не только потолок производительности двигателя, но и его минимальную стоимость.

5. SDM: гибкая производственная линия увеличивает объемы поставок

При индустриализации роторов двигателей с осевым магнитным потоком решающее значение имеют эффективные и гибкие производственные возможности.  SDM (Hangzhou Shengshideng Magnetic Materials Co., Ltd.)  – высокотехнологичное предприятие национального уровня, специализирующееся на магнитах и ​​магнитных решениях – добилось явного преимущества в области роторов двигателей с осевым магнитным потоком.

Что касается производства,  SDM создала на своем заводе гибкую сборочную линию, позволяющую быстро переключаться между различными типами роторных сборок двигателей с осевым магнитным потоком . Эти гибкие производственные возможности позволяют эффективно реагировать на индивидуальные требования к разнообразному мелкосерийному производству, что значительно повышает как пропускную способность, так и гибкость доставки.

На сегодняшний день  компания SDM уже осуществила массовую поставку нескольких моделей роторов двигателей с осевым магнитным потоком . Поскольку двигатели с осевым магнитным потоком быстро проникают на рынки стоимостью в триллионы юаней, такие как транспортные средства на новой энергии, роботы-гуманоиды и маловысотная экономика, гибкая компоновка линий SDM и проверенный опыт массовых поставок создают прочный ров для компании в условиях растущей конкуренции.