モーター固定子と回転子のコスト計算BOMの作成

ステーターとローターは通常、材料費と加工費の大半を占める。周辺ブラックボックスとして扱う代わりに、マージン、リスク、設計のトレードオフをはるかにコントロールできる。

ほとんどの公開記事は、一般的なもの（「積層と銅が重要」）に留まるか、学術的なコスト・モデリングに没頭するかのどちらかです。このガイドは、その中間に位置することを目指しています。つまり、今日エクセル・モデルを動かすのに十分実用的であり、デザイン・レビューや調達交渉において、あなたのコスト計算された部品表が弁護の余地のあるものであるように、十分に深いものです。

この記事で学べること
- を構成するためのメンタル・モデルである。 原価計算済み ステーターとローター周辺のBOM
- ステーターとローターをコスト効率の良いサブアセンブリに分解する方法
- 決して "バンドル "のままにしてはならない代表的な品目とコストドライバー
- エンジニアリング・ノブ（スロットフィル、ラミネーションの厚さ、磁石のグレード）とコストへの影響をどのように結びつけるか。
- 自分の原価計算スプレッドシートに落とし込めるシンプルな表構造

1.スプレッドシートではなくマシンから始める

BOMテンプレートに触れる前に、ズームアウトしてください。種類どのような機械のコストを考えていますか？EV用の永久磁石同期モーター（PMSM）、インナーローターBLDCサーボ、あるいは一般的な誘導モーターは、特にステーターとローターにおいて、すべてコスト構造が大きく異なります。

つの決断がその後のすべてを支配する：

トポロジー (PM対誘導対巻線磁場、インナーローター対アウターローター、軸方向磁束対半径方向磁束)
格付けと義務 (連続か断続か、速度、トルク、デューティサイクル、環境)

このような選択によって、そのコストがマグネット偏重なのか、銅偏重なのか、鋼鉄偏重なのか、そしてどの程度の公差、バランシング、テストが適切なのかが決まります。例えば、アウターローターの BLDC ハブモーターはマグネットやラミネーション径に多くのコストをかけるかもしれません。一方、高速のインナーローター PM マシンは正確なラミネーション、スリーブ、バランシングに積極的にコストをかけるかもしれません。

その文脈が明確になれば、原価計算されたBOMはもはや抽象的なスプレッドシートではなく、以下のような構造化された物語となる。 この特別なマシンが、いかにしてお金をトルクに変えるか.

BOMを作成する前に決定すべき主な設計事項
- モータのタイプとトポロジー（PMSM、誘導、スイッチドリラクタンス、インナーロータとアウターロータ）
- 出力、基本回転数、ピーク／連続トルク、デューティ・プロファイル
- 冷却コンセプト（空気、液体、水素、直冷式巻線）
- 目標効率クラス／規制要件
- 数量と成熟度の仮定（プロトタイプとSOP、年間製造率）
- 環境制約（IP定格、腐食、衝撃/振動）
- 統合レベル（裸のステーター/ロータースタックと、完全に巻線されテストされたアセンブリの比較）

2.ステーターの分解1つのラインアイテム」から「コスト計算されたスタック」へ

ティアダウンに基づくコスト調査やOEMの「モーターCBOM」（原価計算された部品表）を見れば、ステーターの原価計算は決して「ステーター-$X」だけではないことがわかります。積層、絶縁、銅、含浸、機械加工、テストなど、密接に関連しながらも分離可能な一連のコスト・バケットなのです。

物理的なレベルでは、ほとんどすべての現代のステーターは、その一種である：

コア薄い電気-スチールラミネート厚さは通常0.15～0.65mmで、積み重ねて接着または連結する。
巻線 (丸線、ヘアピン、リッツ）をスロット・ライナーとウェッジでガイドしながらスロットに入れる。
断熱システム (スロットライナー、ウェッジ、テープ、ワニス／VPI樹脂）は、何十年もの熱的・電気的ストレスに耐えなければならない。

優れた原価計算BOMは、こうした物理的な現実を明確にします。漠然とした "ステーター "の行の代わりに、原料鋼の質量とスクラップ係数、プレスツールの償却、巻線方法、含浸プロセス、顧客仕様で要求されるテスト体制などをモデル化するのです。

適切に行うことで、次のような質問をすることができます：「分割コアから単純なラミネート・スタックに移行したらどうなるか」、「スロット・フィルの改良のパーセンテージ・ポイントあたりのコストはどのくらいか」。

代表的なステーターBOMの項目（独自の行に値するもの）
- ラミネート鋼
  - 電気鋼種（Si含有量、コアロス仕様）
  - 正味質量×スクラップ係数（打ち抜き屑／トリミング屑）
  - ラミネート厚さ（薄いほどロスが少なく、材料費と金型費が高くなる）
- コア製造
  - スタンピング／レーザー切断のラミネーションあたりのコスト
  - スタック・ボンディングまたはインターロッキング作業
  - OD/IDおよびスタック高さ公差のためのポストスタック加工/研削
- 巻線
  - スロット充填率と導体選択に基づく銅（またはアルミニウム）の質量
  - 巻線工程（手動、ニードル、フライヤー、ヘアピン曲げ、溶接）
  - リード端子金具（ラグ、バスバー、絶縁ブーツ）
- 断熱システム
  - スロットライナー、ウェッジ、フェイズセパレーター（ノーメックス、マイカなど）
  - ワニスまたはVPI樹脂の消費量とサイクルタイム
  - 養生／オーブンの時間とエネルギー
- 品質とテスト
  - サージ、ヒポット、部分放電、抵抗測定
  - サンプルスタックの寸法チェックとコアロス試験

3.ローター部品表：コストとリスクが潜む場所

ステーターが銅コストの大半を占めることが多ければ、ローターは銅コストの大半を占めることが多い。 リスク商品市場、高速機械的完全性、製造歩留まりとともに動く磁石。

誘導機の場合、比較的 "単純な "リス・ケージ型ローター（積層＋鋳造またはバー・アンド・リング導体）があるかもしれないが、ダイカストまたはバー・ブレージング・プロセスと、要求される真直度とバランスには、依然として意味のあるコストがかかる。

PMSMやBLDCマシンの場合、ロータースタックは、BOMがレアアース価格の高騰を感じる場所です。磁石の数量、グレード、コーティング、保持方法（スリーブ、缶、ポッティング）、およびオーバースピード/バースト要件はすべて、1つの「ローター - $Y」項目に潜むのではなく、独立した具体的なコストラインに変換されます。

その上、シャフト、キー、カップリング、内蔵された位置検出エレメントがあり、これらはひとつひとつは小さなものだが、年間体積にすると膨大な量になる。

典型的なローターBOMラインアイテム
- ローターラミネーション
  - 電気鋼の等級と厚さ（高速IR設計では薄いことが多い）
  - パンチング／スタンピング＋積み重ね方法（溶接、接着、インターロック）
  - スキューステップ（分割スキュースタックまたはスキューパンチパターン）
- 磁気システム（PMSM / BLDC）
  - 磁石の材質（NdFeB、フェライト、SmCo）、グレード、コーティング
  - マグネットの体積とアークカバレッジと必要トルク
  - 保持：スリーブ（カーボンファイバー／スチール）、缶、ポッティング
  - 磁化と取り扱い（治具、安全性、QA）
- 導体システム（誘導/巻線ローター）
  - 銅製またはアルミ製ケージ（鋳造またはバー＋リング）
  - エンドリング加工とあらゆる熱処理
  - ろう付けまたは鋳造用治具および消耗品
- 機械要素
  - シャフト鍛造または棒材、旋削、研削
  - キー溝、バランシング機能、スレッド
  - 保持リング、シュリンクフィット、関連工具
- バランシングとテスト
  - ダイナミックバランシング（マシンタイム、トライアルウェイト）
  - オーバースピード証明テスト（必要な場合）
  - 振れ測定と資料パック

4.ピースを原価計算されたBOMに変換する

ステーターとローターが意味のある塊に分割されたので、次のステップは、それらを一貫性のあるCBOM構造で表現することである。数量 (kg、秒、マシンアワー）からお金.各項目は材料、工程、間接費で構成され、金型と一時的なエンジニアリングは別個に扱われ、想定される数量で償却される。

以下は、BOMシートに直接適用できる簡略化した表です。ここでの数字はプレースホルダーであり、重要なのは構造です：

サブアセンブリ	項目カテゴリー	項目例	主なコストドライバー	ステーター/ローターCBOM使用時の注意事項
ステーター	原材料	電気スチールラミネート	kg×価格/kg×スクラップ係数	スクラップ率はパンチングパターンとネスト効率に依存する。
ステーター	コンバージョン（労働力）	ラミネート加工とスタッキング	プレス時間、オペレーター時間、OEE	プレストン数とストローク/分と結びつける。
ステーター	直接材料	銅巻線	スロットフィル、導体選択、銅価格曲線	Cuの代わりにAlを使用したモデルシナリオ。
ステーター	プロセス	巻線と終端	サイクルタイム、自動化レベル	手動ラインとロボットラインを区別する。
ステーター	プロセス	VPI／含浸	樹脂質量、タンク時間、オーブン時間	バッチサイズはコストに大きな影響を与える。
ローター	原材料	マグネット（NdFeB）	数量×グレード価格	磁石のコストを別の感度の入力として扱う。
ローター	コンバージョン	磁石の挿入と硬化	取り扱い、治具、硬化時間	チッピングやデマグのためのスクラップ／歩留まり損失を含む。
ローター	プロセス	ダイナミックバランシング	マシン稼働時間のバランシング	音量が小さいと驚くほど大きくなることが多い。
ローター	原材料	シャフトと止め輪	材料グレード、加工代	公差クリープに注意→手直しコスト
共有	NRE/ツーリング	プレス金型、巻線金型、治具	工具費÷生涯使用量	これらを "overhead "に埋もれさせず、明確にしておくこと。

積層を薄くする、マグネットのトポロジーを変える、ステーターのティースを分割する、これらはすべてパラメーターの微調整として表示され、kW当たりのコストやNm当たりのコストへの影響を見ることができる。

ステーター/ローターのコストを静かに歪めるCBOMのよくある間違い
- 磁石コストを明確に追跡するのではなく、「ローター組み立て」ラインに一本化する。
- パンチング/ラミネーションのスクラップ要因の無視（特に複雑な歯形の場合）
- 高速バランシングテストとオーバースピードテストは、専用コストラインの代わりに無視できるものとして扱う。
- VPIと断熱材のコストは、一般的な「組み立て人件費」のバケツに埋める
- 金型や試験装置への投資を現実的な数量で償却することを忘れていた。希望にとって)
- スロットの充填率や導体の選択に対する感度をモデル化することなく、単一の「銅価格」を使用する。

5.明日から使える実践的ワークフロー

このすべてを実行可能なものにまとめるには、プロジェクトのたびにCBOMを作り直すのではなく、反復可能なワークフローに従うことが役立ちます。CBOMは、設計、製造、購買が同じ（現実または仮想の）部屋で行うチェックリストのようなものだと考えてください。

モーターの定義を十分に凍らせる。 トポロジー、定格、冷却、体積の想定を1ページの「モーター憲章」にまとめる。
ステーターとローターを物理的にスケッチする。 ホワイトボードかCADに、どの部品がどのサブアセンブリに属するかを描く。指さすことができるものはすべて、それ自身のBOMラインを取得します。
CBOMのスケルトンを作る。 上記のような表からスタートし、企業固有のコスト・バケット（工場間接費、ロジスティクス、保証引当金など）を追加する。
物理学をパラメータ化する。 ラミネーションの質量、銅の質量、磁石の体積、サイクルタイムを、可能な限り電磁気的、機械的設計モデルとリンクさせます。
サプライヤーと内部プロセスのデータをプラグインします。 推測ではなく、見積もり、過去の購入価格、機械工数レートを使用し、定期的に更新する。
シングルポイントではなく、センシティビティを実行する。 磁石の価格、銅の価格、量、スクラップの要素をスライダーとして扱い、それらが単位あたりのコストやkWあたりのコストにどう影響するかをマッピングする。
デザインでループを閉じる CBOMを使って反論する デザイン 固定された図面から小銭を削り取ろうとするのではなく、変更（「直径をわずかに大きくすれば、アウターローターにすることで10%の磁石体積を節約できる」）を行う。

このパターンに従えば、「ステーターとローター周りのコスト計算された部品表」は、事後的な会計処理に終わらず、設計ツールになる。

ステーターとローターのコストを知るだけでなく、次のことができる。形状そのコストは、エンジニアリングの意図によるものである。