Phân tích chi phí rôto động cơ thông lượng hướng trục: Nam châm, lõi sắt hoặc đóng gói – Cái nào chiếm thị phần lớn nhất?

Động cơ thông lượng hướng trục đang thúc đẩy một cuộc cách mạng năng lượng trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới, rô-bốt hình người, máy bay eVTOL (cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện), v.v. nhờ kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và mật độ năng lượng cao. Tuy nhiên, chi phí sản xuất tương đối cao vẫn là trở ngại cho việc áp dụng quy mô lớn. Vì vậy, chính xác những gì tạo nên chi phí của một rôto động cơ hướng trục thông lượng ? Và trong số loại nam châm, quy trình cán lõi và vật liệu đóng gói, loại nào chiếm phần lớn nhất? Bài viết này chia nhỏ nó cho bạn.

1. Hạng Magnet – Nhà vô địch về chi phí không thể tranh cãi

Trong số tất cả các vật liệu trong động cơ từ thông hướng trục,  nam châm (nam châm vĩnh cửu) là hạng mục có giá thành lớn nhất..

Nam châm neodymium-iron-boron (NdFeB) hiệu suất cao được nhúng trong đĩa rôto là 'trái tim' tạo ra từ trường. Do rôto của động cơ từ thông hướng trục thường siêu mỏng và có thể hoạt động ở nhiệt độ 180-200°C nên nam châm phải thể hiện sản phẩm năng lượng cực cao, độ kháng từ cao (để chống lại quá trình khử từ) và khả năng xử lý thành các lát mỏng micron. Nam châm NdFeB tiêu chuẩn không thể đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt này - cần phải có vật liệu cao cấp được tùy chỉnh đặc biệt.

Dữ liệu ngành cho thấy  nam châm chiếm 35-40% tổng chi phí động cơ và thậm chí còn chi phối chi phí vật liệu rôto một cách quyết liệt hơn. Với giá nguyên liệu đất hiếm tăng cao trong những năm gần đây, tỷ lệ này thậm chí còn có xu hướng cao hơn. Vì vậy,  cấp độ nam châm là yếu tố số một quyết định giá thành rôto..

2. Cán lõi – Chia sẻ chi phí nhỏ hơn nhưng không phải không có thách thức kỹ thuật

Lõi sắt (bao gồm lõi stato và một phần sắt sau rôto) chiếm một phần tương đối nhỏ hơn trong chi phí động cơ từ thông hướng trục.

Không giống như động cơ từ thông xuyên tâm truyền thống sử dụng các lớp thép silicon, động cơ từ thông hướng trục phải đối mặt với mạch từ 3D mà thép silicon thông thường không thể xử lý được. Giải pháp chủ đạo hiện nay là  SMC (composite từ mềm)  – bột sắt được phủ một lớp cách điện và sau đó được nén thành hình – có thể tạo thành các dạng hình học dạng đĩa phức tạp chỉ trong một bước ép.

Lõi thường chiếm khoảng 10-15% tổng chi phí động cơ.  Mặc dù thị phần còn khiêm tốn nhưng công nghệ xử lý của SMC rất khắt khe: lớp phủ cách điện trên mỗi hạt bột phải cực kỳ mỏng để đạt được mật độ cao nhưng không được hư hỏng trong quá trình nén ở áp suất cao – đòi hỏi phải xác nhận quy trình lâu dài. Ngoài ra, nguyên liệu thô cho bột hợp kim từ mềm có giá cao gấp khoảng hai lần so với thép silicon, khiến chi phí xử lý càng tăng thêm.

3. Vật liệu đóng gói – Chia sẻ nhỏ nhất nhưng có vai trò quan trọng

Vật liệu đóng gói chiếm phần nhỏ nhất trong chi phí rôto động cơ từ thông hướng trục.

Các hợp chất đóng gói chủ yếu được sử dụng để lấp đầy các khoảng trống giữa vỏ và lõi, giữa vỏ và cuộn dây, phục vụ các chức năng như dẫn nhiệt, cách điện, cố định và phân tán ứng suất. Bởi vì động cơ từ thông hướng trục phẳng với diện tích bề mặt tản nhiệt hạn chế nên việc quản lý nhiệt là một thách thức lớn. Sử dụng các hợp chất bầu có độ dẫn nhiệt cao (ví dụ, có độ dẫn nhiệt 2-3 W/m·K) là một biện pháp quan trọng để cải thiện khả năng làm mát.

Tuy nhiên, xét về mặt đóng góp chi phí, vật liệu đóng gói kém xa nam châm và lõi, chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng thể BOM của rôto.

4. Tóm tắt: Nam châm > Lõi > Đóng gói

Tổng hợp tất cả lại với nhau, xếp hạng chi phí cho rôto động cơ từ thông hướng trục rất rõ ràng:

Cấp nam châm là thành phần chi phí lớn nhất trong rôto động cơ từ thông hướng trục , chiếm 35-40% tổng chi phí động cơ – vượt xa lõi và vỏ bọc. Điều này cũng giải thích tại sao ngành này coi nam châm vừa là 'trái tim' vừa là 'gót chân Achilles' của động cơ từ thông hướng trục: chúng không chỉ xác định mức trần hiệu suất của động cơ mà còn cả mức giá sàn của nó.

5. SDM: Dây chuyền sản xuất linh hoạt cho phép giao hàng số lượng lớn

Trong quá trình công nghiệp hóa rôto động cơ thông hướng trục, khả năng sản xuất linh hoạt và hiệu quả là rất quan trọng.  SDM (Công ty TNHH Vật liệu Từ tính Hàng Châu Shengshideng)  – một doanh nghiệp công nghệ cao cấp quốc gia tập trung vào nam châm và các giải pháp từ tính – đã tạo dựng được lợi thế khác biệt trong lĩnh vực rôto động cơ từ thông hướng trục.

Về mặt sản xuất,  SDM đã thiết lập một dây chuyền lắp ráp linh hoạt trong nhà máy của mình, cho phép chuyển đổi nhanh chóng giữa các loại cụm rôto động cơ thông hướng trục khác nhau . Khả năng sản xuất linh hoạt này cho phép đáp ứng hiệu quả các nhu cầu tùy chỉnh cho sản xuất đa dạng, hàng loạt nhỏ, cải thiện đáng kể cả năng suất và tính linh hoạt trong giao hàng.

Cho đến nay,  SDM đã đạt được khối lượng phân phối nhiều mẫu rôto động cơ từ thông hướng trục . Khi động cơ thông lượng hướng trục nhanh chóng thâm nhập vào các thị trường nghìn tỷ nhân dân tệ như phương tiện năng lượng mới, robot hình người và nền kinh tế tầm thấp, cách bố trí dây chuyền linh hoạt và hồ sơ theo dõi phân phối hàng loạt đã được chứng minh của SDM đang xây dựng một con hào vững chắc cho công ty trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng tăng.