Розподіл вартості ротора двигуна з осьовим потоком: магніти, залізний сердечник чи інкапсуляція – що займає найбільшу частку?

Завдяки своїм компактним розмірам, легкій вазі та високій питомій потужності двигуни Xial flux викликають революцію в енергетичних транспортних засобах, роботах-гуманоїдах, літальних апаратах з електричним вертикальним зльотом і посадкою тощо. Однак відносно висока вартість виробництва залишається вузьким місцем для широкомасштабного впровадження. Отже, з чого саме складається вартість ан ротор двигуна з осьовим потоком ? А серед якості магніту, процесу ламінування серцевини та матеріалу для інкапсуляції який з них займає найбільшу частку? Ця стаття розбиває це для вас.

1. Magnet Grade – беззаперечний чемпіон за ціною

Серед усіх матеріалів у двигуні з осьовим потоком  магніти (постійні магніти) є найбільшою статтею витрат.

Високоефективні магніти неодим-залізо-бор (NdFeB), вбудовані в диск ротора, є «серцем», яке генерує магнітне поле. Оскільки ротори двигунів з осьовим потоком зазвичай надтонкі та можуть працювати при температурах 180-200°C, магніти мають демонструвати надзвичайно високий енергетичний продукт, високу коерцитивну силу (щоб протистояти розмагнічуванню) і здатність перероблятися на шматочки мікронної тонкості. Стандартні магніти NdFeB не можуть задовольнити ці суворі вимоги – необхідні спеціально розроблені високоякісні матеріали.

Галузеві дані показують, що  на магніти припадає 35-40% від загальної вартості двигуна , і навіть більш рішуче домінують у вартості матеріалу ротора. Зі зростанням цін на рідкоземельні матеріали в останні роки ця частка зростає. Таким чином,  клас магніту є фактором номер один, що визначає вартість ротора.

2. Ламінування серцевини – менша частка витрат, але не без технічних проблем

На сталевий сердечник (включаючи сердечник статора та частину задньої частини ротора) припадає відносно менша частка вартості двигуна з осьовим потоком.

На відміну від традиційних двигунів з радіальним потоком, які використовують ламінування з кремнієвої сталі, двигуни з осьовим потоком стикаються з 3D-магнітним контуром, з яким не може працювати звичайна кремнієва сталь. Сучасним основним рішенням є  SMC (м’який магнітний композит)  – залізний порошок, покритий ізоляційним шаром, а потім ущільнений у форму – який може формувати складну геометрію дискового типу за один етап пресування.

Ядро зазвичай становить близько 10-15% від загальної вартості двигуна.  Хоча частка скромна, технологія процесу для SMC є вимогливою: ізоляційне покриття на кожній частинці порошку має бути надзвичайно тонким, щоб досягти високої щільності, але воно не повинно бути пошкоджене під час ущільнення під високим тиском, що вимагає тривалої перевірки процесу. Крім того, сировина для порошку м’якого магнітного сплаву коштує приблизно вдвічі дорожче, ніж кремнієва сталь, що ще більше збільшує вартість процесу.

3. Інкапсуляційний матеріал – найменша частка, але критична роль

Інкапсуляційні матеріали складають найменшу частину вартості ротора двигуна з осьовим потоком.

Інкапсулюючі сполуки в основному використовуються для заповнення проміжків між корпусом і сердечником, а також між корпусом і обмотками котушки, виконуючи такі функції, як теплопровідність, електроізоляція, фіксація та дисперсія напруги. Оскільки двигуни з осьовим потоком є ​​плоскими з обмеженою площею поверхні для розсіювання тепла, управління температурою є серйозною проблемою. Використання сумішей для заливки з високою теплопровідністю (наприклад, з теплопровідністю 2-3 Вт/м·К) є одним з важливих заходів для покращення охолодження.

Однак, з точки зору витрат, матеріали для капсулювання значно відстають від магнітів і сердечника, становлячи лише невелику частину загальної специфікації ротора.

4. Резюме: Магніти > Ядро > Інкапсуляція

Зібравши все разом, рейтинг вартості ротора двигуна з осьовим потоком зрозумілий:

Сорт магніту є найбільшим компонентом вартості в роторі двигуна з осьовим потоком , на який припадає 35-40% від загальної вартості двигуна, значно перевищуючи серцевину та інкапсуляцію. Це також пояснює, чому галузь розглядає магніти як «серце» та «ахіллесову п’яту» двигунів з осьовим потоком: вони визначають не лише максимальну продуктивність двигуна, але й мінімальну вартість.

5. SDM: гнучка виробнича лінія забезпечує масову доставку

В індустріалізації роторів двигунів з осьовим потоком ефективне та гнучке виробництво має вирішальне значення.  SDM (Hangzhou Shengshideng Magnetic Materials Co., Ltd.)  – високотехнологічне підприємство національного рівня, що спеціалізується на магнітах і магнітних рішеннях – створило явну перевагу в області ротора двигуна з осьовим потоком.

Що стосується виробництва,  SDM встановив на своєму заводі гнучку складальну лінію, що дозволяє швидко перемикатися між різними типами роторних вузлів двигуна з осьовим потоком . Ця гнучка виробнича здатність дозволяє ефективно реагувати на індивідуальні вимоги до багатоваріантного дрібносерійного виробництва, значно покращуючи продуктивність і швидкість доставки.

На сьогоднішній день  SDM вже досягла масштабних поставок роторних моделей двигунів з осьовим потоком . У міру того, як двигуни з осьовим потоком швидко проникають на ринки з трильйонами юанів, такі як транспортні засоби нових джерел енергії, роботи-гуманоїди та маловисотна економіка, гнучке розташування лінії SDM і перевірений досвід масової доставки створюють надійну опору для компанії в умовах дедалі більшої конкуренції.