O custo de um motor CA não é um valor fixo, mas é determinado por quatro dimensões principais: esquema de projeto, materiais básicos, processo de produção e tamanho do lote. Os fatores específicos de cada dimensão afetam diretamente a composição do custo.
A seguir, uma análise detalhada dos principais fatores de influência para ajudar a entender a essência das diferenças de custo:
1、 Custo do material principal: representando 60% -80% do custo total, é a pedra angular do custo
O "custo de hardware" dos motores concentra-se principalmente em três categorias de materiais: condutivos, magnéticos e estruturais. A seleção e a quantidade de materiais determinam diretamente o custo básico, e a diferença no custo do material pode chegar a várias vezes dependendo das especificações/requisitos de desempenho.
Materiais condutores (enrolamento do estator, fio condutor): 1. Material: Enrolamento de cobre puro (alta condutividade, baixa perda, alto custo) vs. enrolamento de alumínio (custo 30% a 50% menor, mas baixa eficiência e fácil aquecimento); Diâmetro/comprimento do fio: Quanto maior a potência, mais grosso e longo será o diâmetro do fio do enrolamento, resultando em um aumento no uso de cobre/alumínio e um aumento anual no custo.
Materiais magnéticos (núcleo do estator, núcleo do rotor):
Grau de chapa de aço silício: chapa de aço com alto teor de silício (como 35W300, alta permeabilidade magnética, baixa perda de ferro, usada para motores de alta eficiência, com um custo de 20% a 40% maior do que a chapa de aço silício comum) vs chapa de aço silício comum; Densidade de empilhamento: Quanto mais apertadas as laminações do núcleo (reduzindo a resistência magnética), maior a dificuldade de processamento e os requisitos de utilização do material, resultando em um ligeiro aumento no custo.
Materiais estruturais (carcaça, tampa da extremidade, rolamentos, eixo): Material da carcaça: carcaça de alumínio (leve, resistente à corrosão, 15% a 30% mais cara que o ferro fundido, usada para motores pequenos/externos) vs carcaça de ferro fundido (alta resistência, baixo custo, usada para motores industriais de médio e grande porte); Grau de rolamento: rolamentos de esferas de sulco profundo comuns (baixo custo) vs rolamentos de precisão (como as marcas SKF e NSK, com longa vida útil, baixo ruído e um aumento de custo de mais de 50%);
Material do eixo: aço 45 # (motor comum) vs aço de liga (motor de alta carga, custo 30% maior).
2、 Requisitos de design e desempenho: determinando a 'direção de alocação de custos'
Os objetivos de design dos motores, como potência, eficiência, velocidade e nível de proteção, afetam diretamente a seleção de materiais e a complexidade do processo, e são a principal força motriz para a diferenciação de custos.
Potência e velocidade
Quanto maior a potência, mais espesso o enrolamento, maior o núcleo de ferro (aumentando a área do campo magnético) e mais fortes os componentes estruturais necessários (suportando maior torque). O consumo de material e as especificações aumentam em sincronia, e o custo apresenta um "crescimento gradual" (por exemplo, o custo de um motor de 11 kW é cerca de 5 a 8 vezes maior que o de um motor de 1,5 kW, em vez de um simples multiplicador de potência).
Velocidade especial: Motores de alta velocidade (como 10.000 rpm e acima) exigem otimização do equilíbrio dinâmico do rotor e uso de materiais de isolamento resistentes a altas temperaturas (como poliamida), enquanto motores de alto torque e baixa velocidade exigem estruturas de redução adicionais ou diâmetros de rotor, o que aumentará os custos de projeto e material.
Nível de eficiência
Motor de eficiência comum (como IE1): pode usar chapas de aço silício comuns e enrolamentos de alumínio, com altas perdas de ferro e cobre e baixo custo;
Motores Eficientes/Ultraeficientes (IE3/IE4): São necessárias chapas de aço silício de alta qualidade, enrolamentos de cobre puro, estrutura de núcleo de ferro otimizada (para reduzir perdas magnéticas) e até mesmo a adição de ímãs permanentes (como motores síncronos de ímã permanente). O custo é 30% a 60% maior que o dos motores IE1, mas o consumo de energia a longo prazo é menor (os usuários finais estão mais dispostos a pagar por alta eficiência).
Proteção e adaptabilidade ambiental
Proteção básica (IP23): protege apenas contra objetos estranhos sólidos, com estrutura simples e baixo custo;
Alta proteção (IP54/IP65): juntas de vedação adicionais, rolamentos à prova d'água, tampas de extremidade à prova de poeira e até mesmo revestimentos especiais (anticorrosão) são necessários, resultando em um aumento de custo de 15% a 30% (para ambientes externos, úmidos ou empoeirados, como motores de bombas d'água e motores de ventiladores).
Requisitos funcionais especiais
Se for necessária a “regulação de velocidade de frequência variável” (adaptada ao conversor de frequência), é necessário otimizar o isolamento do enrolamento (resistente ao impacto da tensão de alta frequência) e aumentar o termistor (proteção contra superaquecimento);
Se for necessário “à prova de explosão” (para cenários químicos), devem ser usados invólucros à prova de explosão e estruturas livres de faíscas, o que pode dobrar ou até mesmo aumentar o custo de tais projetos especiais.
3、 Processo de produção e escala: afetando a 'eficiência de custo unitário'
O mesmo esquema de design, a complexidade do processo de produção e o tamanho do lote afetarão diretamente o valor final do “custo unitário”.
Complexidade do processo de produção
Nível de automação: Máquinas de enrolamento automatizadas usadas em grandes fábricas (alta eficiência, baixa taxa de refugo, alto investimento inicial em equipamento, mas baixo custo unitário após a produção em massa) vs. enrolamento manual em pequenas oficinas (alta taxa de refugo, baixa eficiência, custo unitário 20% a 40% maior);
Requisitos de usinagem de precisão: balanceamento dinâmico do rotor (motores de alta velocidade exigem “balanceamento dinâmico de dupla face”, que é 30% mais caro do que o balanceamento comum), laminação de núcleo de ferro (soldagem a laser vs. rebitagem comum, a primeira é mais cara, mas estruturalmente estável);
Processo de teste: Inspeção completa (medindo eficiência, aumento de temperatura e isolamento de cada unidade, com um aumento de custo de 5% a 10%) vs. inspeção por amostragem (medindo apenas parâmetros básicos, com baixo custo, mas alto risco de qualidade).
Lote de Produção (Efeito de Escala)
Produção em larga escala (como mais de 10.000 unidades): os materiais podem ser comprados a granel (com forte poder de barganha, reduzindo os custos de material em 10% a 20%), o compartilhamento de custos do molde é baixo (como moldes de fundição sob pressão, quanto maior o lote, menor o compartilhamento de custos do molde por unidade) e os custos unitários são significativamente reduzidos;
Pequenos lotes/personalização (como menos de 100 unidades): A quantidade de material adquirido é pequena (sem poder de barganha) e a linha de produção precisa ser ajustada separadamente (com altos custos de troca de processo). O custo unitário é 30% a 50% maior do que o de grandes lotes (por exemplo, personalizar um motor de potência especial pode custar o dobro do modelo padrão).