Een gekostprijsde BOM bouwen voor motorstator en -rotor

De stator en rotor samen domineren meestal zowel de materiaal- als de verwerkingskosten, dus als je je stuklijst (BOM) als volgt opbouwt rond In plaats van ze te behandelen als een zwarte doos, krijg je veel meer controle over marge, risico's en ontwerpafwegingen.

De meeste openbare artikelen blijven ofwel algemeen ("lamineringen en koper zijn belangrijk") of verdwalen in academische kostenmodellering. Deze gids probeert een middenweg te vinden: praktisch genoeg om vandaag een Excel-model te gebruiken en diep genoeg zodat je BOM met kosten verdedigbaar is bij ontwerpbeoordelingen en inkooponderhandelingen.

Wat je in dit artikel leert
- Een mentaal model voor het structureren van een begroot BOM rond stator en rotor
- Hoe stator en rotor ontleden in betaalbare subassemblages
- Typische regelitems en kostendrijvers die je nooit "gebundeld" moet laten
- Hoe je technische knoppen (gleufvulling, laminaatdikte, magneetgraad) koppelt aan hun kostenimpact
- Een eenvoudige tabelstructuur die je in je eigen kostenspreadsheet kunt invoegen

Inhoudsopgave

1. Begin met de machine, niet met het spreadsheet

Zoom uit voordat u een BOM-sjabloon aanraakt: wat vriendelijke welke machine moet je berekenen? Een permanente magneet synchrone motor (PMSM) voor een EV, een BLDC-servomotor met binnenrotor of een standaard inductiemotor hebben allemaal een heel verschillende kostenstructuur, vooral in de stator en rotor.

Twee beslissingen domineren alles wat volgt:

Topologie (PM vs inductie vs gewikkeld veld, binnen- vs buitenrotor, axiale vs radiale flux)
Waardering en plicht (continu vs. intermitterend, snelheid, koppel, bedrijfscyclus, omgeving)

Deze keuzes bepalen of de kosten zwaarder zijn voor magneten, koper of staal en welk niveau van toleranties, balanceren en testen van toepassing is. Zo kan een BLDC-naafmotor met buitenrotor meer uitgeven aan magneten en lamineringsdiameter, terwijl een PM-machine met hoge snelheid met binnenrotor veel geld uitgeeft aan precieze lamineringen, hulzen en uitbalancering.

Als die context duidelijk is, is je gekostende BOM niet langer een abstracte spreadsheet; het is een gestructureerd verhaal van hoe deze specifieke machine geld omzet in koppel.

Belangrijke ontwerpbeslissingen die je moet nemen voordat je de BOM bouwt
- Motortype en -topologie (PMSM, inductie, geschakelde reluctantie; binnen- vs. buitenrotor)
- Vermogen, basissnelheid, piek-/continu koppel en belastingsprofiel
- Koelconcept (lucht, vloeistof, waterstof, direct gekoelde wikkelingen)
- Doelefficiëntieklasse / wettelijke vereisten
- Aannames voor volume en volwassenheid (prototype vs SOP, jaarlijkse bouwsnelheid)
- Omgevingsbeperkingen (IP-waarde, corrosie, schokken/trillingen)
- Integratieniveau (levering van kale stator/rotorstacks vs. volledig gewikkelde en geteste assemblages)

Demonteer de stator en rotor van de motor

2. De stator ontleden: Van "One Line Item" naar een Costed Stack

Als je kijkt naar kostenstudies op basis van teardowns en OEM "motor CBOMs" (gekoste BOMs), zul je zien dat de kosten van een stator nooit alleen maar "stator - $X" zijn. Het is een reeks nauw verwante maar scheidbare kostenposten: laminaten, isolatie, koper, impregneren, machinale bewerking en testen.

Op fysiek niveau zijn bijna alle moderne stators een variant van:

Kern gemaakt van dun elektrisch-staallaminatenmeestal 0,15-0,65 mm dik, gestapeld en gelijmd of in elkaar geschoven.
Windingen (ronde draad, haarspeld of litze) geplaatst in sleuven, geleid door sleufvoeringen en wiggen.
Isolatiesysteem (sleufvoeringen, wiggen, tapes, vernis/VPI-hars) die tientallen jaren thermische en elektrische belasting moeten doorstaan.

Een goede BOM met kostenberekening maakt deze fysieke realiteit expliciet. In plaats van één vage "stator"-regel modelleer je: de massa van het ruwe staal en de schrootfactor, de afschrijving van het persgereedschap, de wikkelmethode, het impregnatieproces en het testregime dat vereist wordt door de specificaties van je klant.

Als je het goed doet, kun je nu weloverwogen vragen stellen als: "Wat als we van gesegmenteerde kernen overstappen op een eenvoudige gelamineerde stapel?" of "Wat zijn de kosten per procentpunt verbetering van de sleufvulling?" en de antwoorden zijn te vinden in de CBOM in plaats van in handgebaren.

Typische stator BOM-regelitems (die hun eigen rijen verdienen)
- Lamineerstaal
  - Elektrische staalsoort (Si gehalte, kernverliesspecificatie)
  - Netto massa × afvalfactor (pons-/snijafval)
  - Laagdikte (dunner → lager verlies, hogere materiaal- en gereedschapskosten)
- Core productie
  - Stempel-/lasersnijkosten per laminaat
  - Stapelen of vergrendelen
  - Stapelbewerking / slijpen voor tolerantie OD/ID en stapelhoogte
- Windingen
  - Koper (of aluminium) massa gebaseerd op de vulfactor van de sleuf en de keuze van de geleider
  - Wikkelproces (handmatig, naald, flyer, haarspeld buigen en lassen)
  - Aansluitmateriaal (kabelschoenen, rails, isolatieschoenen)
- Isolatiesysteem
  - Gleufvoeringen, wiggen, fasescheiders (Nomex, mica, enz.)
  - Vernis- of VPI-harsverbruik en cyclustijd
  - Uithardingstijd en -energie
- Kwaliteit en test
  - Overspanning, hipot, gedeeltelijke ontlading, weerstandsmeting
  - Dimensionale controles en kernverliestest op monsterstapels

3. Rotor BOM: waar kosten en risico zich graag verstoppen

Als de stator vaak de koperkosten domineert, domineert de rotor vaak de koperkosten. risicomagneten die meebewegen met de grondstoffenmarkten, mechanische integriteit met hoge snelheid en productierendement.

Voor inductiemachines heb je misschien een relatief "eenvoudige" eekhoornkooirotor - lamineringen plus gegoten of staaf-en-ring geleiders - maar het spuitgiet- of staafsoldeerproces en de vereiste rechtheid en balans brengen nog steeds aanzienlijke kosten met zich mee.

Voor PMSM's en BLDC-machines is de rotorstapel waar uw BOM elke prijsstijging van zeldzame aardmetalen voelt. Magneetvolume, kwaliteit, coating, retentiemethode (hulzen, blikken, oppotten) en vereisten voor oversnelheid/burst vertalen zich allemaal naar concrete kostenregels die op zichzelf zouden moeten staan in plaats van op de loer te liggen in een enkele "rotor - $Y"-vermelding.

Daarbovenop komen nog de as, sleutels, koppelingen en eventueel geïntegreerde positiebepalingselementen - allemaal klein op zich, maar materieel wanneer vermenigvuldigd met het jaarvolume.

Typische rotor BOM-regelitems
- Rotorlaminaties
  - Elektrische staalsoort en -dikte (vaak dunner voor IR-ontwerpen met hoge snelheid)
  - Ponsen/stempelen plus stapelmethode (gelast, gelijmd, vergrendeld)
  - Schuine stappen (gesegmenteerde schuine stapels of schuine perforatiepatronen)
- Magnetisch systeem (PMSM / BLDC)
  - Magneetmateriaal (NdFeB, ferriet, SmCo), kwaliteit en coating
  - Magneetvolume en boogdekking versus vereist koppel
  - Retentie: hulzen (koolstofvezel / staal), blikken of potting
  - Magnetiseren en hanteren (armaturen, veiligheid, QA)
- Geleidersysteem (inductie/windrotor)
  - Koperen of aluminium kooi (gietstuk of staaf + ring)
  - Eindringbewerking en eventuele warmtebehandeling
  - Hardsoldeer- of gietinrichtingen en verbruiksartikelen
- Mechanische elementen
  - As smeden of stafmateriaal, draaien, slijpen
  - Sleutelgaten, uitbalanceringsfuncties, schroefdraad
  - Borgringen, krimppassingen en bijbehorend gereedschap
- Uitbalanceren en testen
  - Dynamisch balanceren (machinetijd, proefgewichten)
  - Oversnelheidscontroletest (indien vereist)
  - Uitloopmetingen en documentatiepakket

4. Stukken omzetten in een gekoste BOM

Nu de stator en rotor zijn opgedeeld in zinvolle brokken, is de volgende stap om ze uit te drukken in een consistente CBOM-structuur die een verband legt tussen hoeveelheden (kg, seconden, machine-uren) naar geld. De meeste industriële kostenmodellen voor motoren volgen een vergelijkbaar patroon: elke post heeft materiaal-, proces- en overheadcomponenten, waarbij gereedschap en eenmalige engineering apart worden behandeld en afgeschreven over een verondersteld volume.

Hier is een vereenvoudigde tabel die je rechtstreeks in je BOMblad kunt invoegen. De getallen hier zijn plaatshouders - het gaat om de structuur:

Onderdelen	Categorie	Voorbeeldregel	Primaire kostendrijvers	Opmerkingen voor gebruik van stator/rotor CBOM
Stator	Grondstof	Elektrisch gelamineerd staal	kg × prijs/kg × schrootfactor	De schrootfactor hangt af van het ponspatroon en de nestefficiëntie.
Stator	Conversie (arbeid)	Lamineren, stempelen en stapelen	Pers tijd, operator tijd, OEE	Bind aan pers tonnage en slagen/min.
Stator	Direct materiaal	Koperen wikkelingen	Vullen van sleuven, keuze van geleider, koperprijscurve	Modelscenario met Al in plaats van Cu.
Stator	Proces	Wikkelen en beëindigen	Cyclustijd, automatiseringsniveau	Maak onderscheid tussen handmatige en robotlijnen.
Stator	Proces	VPI / impregnatie	Harsmassa, reservoirtijd, oventijd	De batchgrootte heeft een enorm effect op de kosten.
Rotor	Grondstof	Magneten (NdFeB)	Volume × prijs	Behandel magneetkosten als afzonderlijke gevoeligheidsinvoer.
Rotor	Conversie	Magneet plaatsen en uitharden	Behandeling, armaturen, uithardingstijd	Houd rekening met schroot/opbrengstverlies door versnippering of demagering.
Rotor	Proces	Dynamisch balanceren	Machine-uren balanceren	Vaak verrassend groot bij laag volume.
Rotor	Grondstof	As en borgringen	Materiaalsoort, bewerkingstoeslag	Let op tolerantiekruip → herbewerkingskosten.
Gedeelde	NRE/gereedschap	Stempelmatrijzen, wikkelgereedschap, mallen	Gereedschapskosten ÷ levensduur volume	Houd deze expliciet, niet verborgen in "overhead".

Als deze structuur er eenmaal is, worden "wat als" ontwerpgesprekken spreadsheetbewerkingen in plaats van argumenten: dunnere lamineringen, andere magneettopologie, gesegmenteerde statorvertanding - ze verschijnen allemaal als parameteraanpassingen en je kunt de impact op de kosten per kW of kosten per Nm zien.

Veelgemaakte CBOM-fouten die de kosten van een stator/rotor stilletjes doen dalen
- Rollen van magneetkosten in een enkele "rotorassemblagelijn" in plaats van ze expliciet te volgen
- Negeren van pons-/lamineerafvalfactoren (vooral bij complexe tandvormen)
- Het behandelen van balancerings- en snelheidsoverschrijdingstesten als verwaarloosbaar in plaats van specifieke kostenlijnen
- De kosten van VPI en isolatie begraven in een algemene "assemblagearbeid"-emmer
- Vergeten om investeringen in tooling en testopstellingen af te schrijven over realistische volumes (niet het volume dat je hoop want)
- Gebruik van een enkele "koperprijs" zonder de gevoeligheid voor de vulfactor van de sleuven en de keuze van de geleider te modelleren

Productielijn voor stator en rotor van motoren

5. Een praktische workflow die je morgen kunt gebruiken

Om dit alles samen te voegen tot iets bruikbaars, helpt het om een herhaalbare workflow te volgen in plaats van je CBOM bij elk project opnieuw uit te vinden. Zie het als een checklist die je doorloopt met ontwerp, productie en inkoop in dezelfde (echte of virtuele) ruimte.

Bevries de motordefinitie net genoeg. Leg topologie, nominale vermogens, koeling en volumeaannames vast in een "motorhandvest" van één pagina.
Maak een fysieke schets van de stator en de rotor. Teken op een whiteboard of in CAD welke onderdelen bij welke subassemblage horen. Alles wat je kunt aanwijzen krijgt zijn eigen BOM-regel.
Bouw het CBOM-skelet. Begin met een tabel zoals hierboven en voeg bedrijfsspecifieke kostencategorieën toe (bijv. fabrieksoverhead, logistiek, garantiereserve).
Parametriseer de fysica. Koppel waar mogelijk laminaatmassa, kopermassa, magneetvolume en cyclustijden aan uw elektromagnetische en mechanische ontwerpmodellen, zelfs via eenvoudige analytische benaderingen of FEM-nabewerking.
Plug leveranciers- en interne procesgegevens in. Gebruik offertes, historische inkoopprijzen en machine-uurtarieven in plaats van gissingen; werk regelmatig bij.
Voer gevoeligheden uit, geen afzonderlijke punten. Behandel de magneetprijs, koperprijs, volume en schrootfactoren als schuifregelaars en breng in kaart hoe ze de kosten per eenheid en per kW beïnvloeden.
Sluit de lus met ontwerp. Gebruik het CBOM om te argumenteren ontwerp veranderingen ("als we een iets grotere diameter accepteren, kunnen we 10% magneetvolume besparen door naar de buitenrotor te gaan") in plaats van te proberen om centen van vaste tekeningen af te schaven.

Als je dit patroon volgt, is je "BOM met kosten rond de stator en rotor" niet langer een achteraf boekhoudkundig artefact, maar wordt het een ontwerphulpmiddel: een hulpmiddel waarmee je duidelijk kunt redeneren over waar elke dollar naartoe gaat, waarom het daar is en hoe je het kunt verplaatsen zonder de motor kapot te maken.

En dat is het echte concurrentievoordeel - niet alleen weten wat de stator- en rotorkosten zijn, maar ook in staat zijn om vorm die kosten met technische bedoelingen.