El precio de coste de un motor de CA no es un valor fijo, sino que se determina por cuatro dimensiones fundamentales: diseño, materiales básicos, proceso de producción y tamaño del lote. Los factores específicos de cada dimensión afectan directamente la composición del coste.
A continuación se presenta un desglose detallado de los factores clave que influyen para ayudar a comprender la esencia de las diferencias de costos:
1、 Costo del material principal: representa entre el 60% y el 80% del costo total, es la piedra angular del costo
El costo del hardware de los motores se centra principalmente en tres categorías de materiales: conductores, magnéticos y estructurales. La selección y la cantidad de materiales determinan directamente el costo básico, y la diferencia en el costo del material puede ser varias veces mayor según las diferentes especificaciones y requisitos de rendimiento.
Materiales conductores (bobinado del estator, cable conductor): 1. Material: Bobinado de cobre puro (alta conductividad, baja pérdida, alto costo) vs. bobinado de aluminio (30% -50% menor costo, pero baja eficiencia y fácil calentamiento); Diámetro/longitud del cable: Cuanto mayor sea la potencia, más grueso y largo será el diámetro del cable del bobinado, lo que resulta en un aumento en el uso de cobre/aluminio y un aumento interanual del costo.
Materiales magnéticos (núcleo del estator, núcleo del rotor):
Grado de chapa de acero al silicio: chapa de acero con alto contenido de silicio (como 35W300, alta permeabilidad magnética, baja pérdida de hierro, utilizada para motores de alta eficiencia, con un costo entre un 20% y un 40% más alto que la chapa de acero al silicio común) frente a la chapa de acero al silicio común; Densidad de apilamiento: Cuanto más apretadas sean las laminaciones del núcleo (lo que reduce la resistencia magnética), mayor será la dificultad de procesamiento y los requisitos de utilización del material, lo que resultará en un ligero aumento en el costo.
Materiales estructurales (carcasa, tapa de extremo, cojinetes, eje): Material de la carcasa: carcasa de aluminio (liviana, resistente a la corrosión, 15% -30% más cara que la de hierro fundido, utilizada para motores pequeños/para exteriores) frente a carcasa de hierro fundido (alta resistencia, bajo coste, utilizada para motores industriales medianos y grandes); Grado de cojinete: cojinetes rígidos de bolas comunes (bajo coste) frente a cojinetes de precisión (como las marcas SKF y NSK, con larga vida útil, bajo nivel de ruido y un aumento de coste de más del 50%);
Material del eje: acero n.° 45 (motor normal) frente a acero de aleación (motor de carga alta, coste 30 % superior).
2. Requisitos de diseño y rendimiento: determinación de la dirección de asignación de costos
Los objetivos de diseño de los motores, como la potencia, la eficiencia, la velocidad y el nivel de protección, afectan directamente la selección del material y la complejidad del proceso, y son la principal fuerza impulsora de la diferenciación de costos.
Potencia y velocidad
A mayor potencia, mayor grosor del devanado, mayor tamaño del núcleo de hierro (lo que aumenta el área del campo magnético) y mayor resistencia de los componentes estructurales (que soportan un mayor par). El consumo de material y las especificaciones aumentan simultáneamente, y el coste muestra un crecimiento gradual (por ejemplo, el coste de un motor de 11 kW es entre 5 y 8 veces superior al de un motor de 1,5 kW, en comparación con un simple multiplicador de potencia).
Velocidad especial: Los motores de alta velocidad (como 10 000 rpm y superiores) requieren la optimización del equilibrio dinámico del rotor y el uso de materiales de aislamiento resistentes a altas temperaturas (como poliimida), mientras que los motores de alto torque y baja velocidad requieren estructuras de reducción adicionales o diámetros de rotor, lo que aumentará los costos de diseño y material.
Nivel de eficiencia
Motor de eficiencia ordinaria (como IE1): puede utilizar láminas de acero al silicio y bobinados de aluminio ordinarios, con altas pérdidas de hierro y cobre y bajo costo;
Motores Eficientes/Ultra Eficientes (IE3/IE4): Se requieren láminas de acero al silicio de alta calidad, bobinados de cobre puro, una estructura de núcleo de hierro optimizada (para reducir las pérdidas magnéticas) e incluso la adición de imanes permanentes (como los motores síncronos de imanes permanentes). El coste es entre un 30 % y un 60 % superior al de los motores IE1, pero el consumo energético a largo plazo es menor (los usuarios finales están más dispuestos a pagar por una alta eficiencia).
Protección y adaptabilidad ambiental
Protección básica (IP23): protege únicamente contra objetos sólidos extraños, con una estructura sencilla y de bajo coste;
Alta protección (IP54/IP65): Se requieren juntas de sellado adicionales, cojinetes impermeables, tapas de extremo a prueba de polvo e incluso recubrimientos especiales (anticorrosión), lo que resulta en un aumento de costos de entre el 15% y el 30% (para entornos exteriores, húmedos o polvorientos, como motores de bombas de agua y motores de ventiladores).
Requisitos funcionales especiales
Si se requiere una “regulación de velocidad de frecuencia variable” (adaptada al convertidor de frecuencia), es necesario optimizar el aislamiento del devanado (resistente al impacto de voltaje de alta frecuencia) y aumentar el termistor (protección contra sobrecalentamiento);
Si se requiere “a prueba de explosiones” (para escenarios químicos), se deben utilizar recintos a prueba de explosiones y estructuras sin chispas, lo que puede duplicar o incluso aumentar el costo de esos diseños especiales.
3、 Proceso de producción y escala: afectando la 'eficiencia del costo unitario'
El mismo esquema de diseño, la complejidad del proceso de producción y el tamaño del lote afectarán directamente el valor final del “costo unitario”.
Complejidad del proceso de producción
Nivel de automatización: máquinas bobinadoras automatizadas utilizadas en grandes fábricas (alta eficiencia, baja tasa de desperdicio, alta inversión inicial en equipos, pero bajo costo unitario después de la producción en masa) vs. bobinado manual en pequeños talleres (alta tasa de desperdicio, baja eficiencia, 20% -40% más alto costo unitario);
Requisitos de mecanizado de precisión: equilibrado dinámico del rotor (los motores de alta velocidad requieren un “equilibrado dinámico de doble cara”, que es un 30 % más caro que el equilibrado ordinario), laminación del núcleo de hierro (soldadura láser frente a remachado ordinario, el primero es más caro pero estructuralmente estable);
Proceso de prueba: Inspección completa (midiendo eficiencia, aumento de temperatura y aislamiento de cada unidad, con un incremento de costo de 5% -10%) vs inspección de muestreo (midiendo solo parámetros básicos, con bajo costo pero alto riesgo de calidad).
Lote de producción (efecto de escala)
Producción a gran escala (por ejemplo, más de 10 000 unidades): los materiales se pueden comprar a granel (con un fuerte poder de negociación, lo que reduce los costos de material en un 10 % -20 %), el costo compartido del molde es bajo (por ejemplo, moldes de fundición a presión de carcasa, cuanto mayor sea el lote, menor será el costo compartido del molde por unidad) y los costos unitarios se reducen significativamente;
Lotes pequeños/personalización (por ejemplo, menos de 100 unidades): La cantidad de material a adquirir es pequeña (sin poder de negociación) y la línea de producción debe ajustarse por separado (lo que conlleva altos costos de cambio de proceso). El costo unitario es entre un 30 % y un 50 % mayor que el de los lotes grandes (por ejemplo, personalizar un motor de potencia especial puede costar el doble que el modelo estándar).