Servicio de Diseño de Motores
De rendimiento magnético a rendimiento motor, diseño e optimización integrados
ISO 9001
IATF 16949
ISO 14001
ISO 45001
REACH
RoHS
De los requisitos a la validación: cinco pasos para completar el diseño de un motor
El rendimiento del motor suele depender de la precisión del diseño de su circuito magnético. Partimos de sus requisitos de aplicación y abarcamos todo el proceso, desde la selección del material y la simulación con herramientas de optimización estructural (FEA) hasta la prototipación y la validación, asegurando que cada diseño del motor esté completamente verificado antes de su producción.
01
Ingreso de la solicitud
Defina el ciclo de trabajo del motor, el rango de velocidad, los requisitos de par motor, los límites térmicos y los objetivos de costos.
02
Confirmación del nivel de referencia
Establezca una línea de referencia de rendimiento a través de siete parámetros clave: parámetros sin carga, par de torsión, rendimiento de carga y flujo de la cavidad de aire.
03
Rediseño
Optimice el circuito magnético, ajuste la selección de grados y los patrones de magnetización y mejore el rendimiento general del sistema basándose en la línea de base establecida.
04
Prototipado magnético
Producir prototipos de imanes basados en el diseño optimizado para validar la manufacturabilidad y la consistencia de rendimiento.
05
Evaluación de un motor de muestra
Armar los imanes en los motores de la muestra y llevar a cabo pruebas de rendimiento completas para confirmar su disponibilidad para la producción.
¿Por qué establecer primero un punto de referencia?
Optimizar sin una base de referencia es como navegar sin un mapa. La confirmación de la base de referencia nos proporciona un camino mensurable desde “dónde estamos” hasta “dónde queremos llegar”, evitando tanto el exceso de diseño (gastos y desperdicios) como el exceso de rendimiento (riesgo de rendimiento). Cada decisión de optimización se basa en datos medidos, no en supuestos.
| Métrica | Descripción |
|---|---|
01Parámetros sin carga |
Velocidad sin carga, corriente sin carga y constante de la EMF de retorno — que establece el perfil de rendimiento fundamental del motor. |
02Torque del motor de retención |
Par en rotación detenido —evaluación de la capacidad de arranque del motor a velocidad cero. |
03Torque de torsión |
La ondulación de la torsión causada por los efectos de la torsión — que afecta directamente a la suavidad a baja velocidad y al rendimiento de la NVH. |
04Eficiencia de carga |
Velocidad, corriente, eficiencia y aumento de la temperatura bajo carga nominal — validación del comportamiento operativo en el mundo real. |
05Airgap Flux |
Distribución de la densidad de flujo de la cavidad de aire — que influye directamente en la densidad del par motor y la utilización del material. |
06Dimensiones físicas |
Altura del bastidor, longitud del espacio entre los imanes, dimensiones del imán: todos ellos son parámetros geométricos críticos. |
07Peso del material |
El peso del imán, el peso del cobre y el peso del acero — todos ellos influyen directamente en el coste de la BOM. |
Rediseño: De "Lo suficientemente bueno" a "Optimizado"
Dos rutas de optimización de núcleo
Una vez establecido el punto de referencia, rebalanceamos sistemáticamente el rendimiento, los costes y la manufacturabilidad mediante una selección precisa de materiales y una optimización estructural, sin alterar la interfaz externa del motor.
Ruta 1
Desarrollo de materiales magnéticos
Reconectar el material magnético más adecuado dentro de las familias de grados existentes, o desarrollar grados personalizados para cumplir con los objetivos de rendimiento. Ajustando las combinaciones de Br, Hcj y BHmax, podemos satisfacer los requisitos de par y velocidad al mismo tiempo que controlamos los costos.
Producto entregable
Una reducción de entre el 10 y el 20% en el coste del imán, o un aumento de entre el 5 y el 15% en la densidad de par a los mismos costes.
Ruta 2
Geometría de los imanes y optimización de la fabricación
Reduzca el par de torsión y las fluctuaciones de par mediante la optimización de la segmentación de los imanes, la geometría de los biseles, la dirección de la magnetización y los espacios de montaje, al tiempo que evalúa la manufacturabilidad y la complejidad del proceso.
Producto entregable
30–50% reducción en la ondulación del par motor, o el rendimiento de la asamblea mejorado hasta 98%+.
Validación de la simulación: optimización medible y rastreable
Cada iteración de rediseño se valida mediante la simulación electromagnética para garantizar que las mejoras en el rendimiento sean cuantificables y repetibles. A continuación se presentan comparaciones de datos de simulación típicos de casos de optimización representativos.
Gráfico 1
Curvas de velocidad/flujo vs. par motor
Lo que esto te dice
El eje horizontal representa el par; el eje vertical representa la velocidad y la corriente. Estas curvas muestran el rendimiento del motor en cuanto a mantener la velocidad y controlar la corriente bajo cargas variables: una curva más plana indica una mejor retención de velocidad y un control más eficaz del aumento de la corriente bajo cargas pesadas.
Gráfico 2
Curvas de eficiencia/potencia de salida versus par motor
Lo que esto te dice
El eje horizontal representa el par; el eje vertical representa la eficiencia y la potencia de salida. El punto máximo de cada curva marca el rango operativo óptimo del motor: cuanto mayor y más amplio sea el punto máximo, más amplio será el rango de carga en el que el motor mantiene una alta eficiencia.
Benchmark vs. Redesign
Con la misma potencia de torsión, el Redesign logró aproximadamente un 8% más de velocidad y un 12% menos de consumo de corriente, lo que se traduce en una mayor eficiencia y una reducción de la temperatura.
Benchmark vs. Redesign
El Redesign mejoró la eficiencia máxima de 85% a 91%, y amplió el rango de eficiencia alta (>85%) en aproximadamente un 20%.
Gráfico 3
Mapa de contorno de flujo sin carga FEA
Lo que esto te dice
Los colores que van del rojo al azul representan la densidad de flujo desde alto a bajo. Las regiones rojas (dientes y espacio entre los dientes) indican áreas de flujo concentrado, que son fundamentales para la generación de torque. Las regiones azules (aberturas y yokes) contribuyen menos al torque.
Gráfico 4
Conexión de flujo-ciclo de corriente
Lo que esto te dice
La zona delimitada por la bucle representa la pérdida de histéresis: una mayor área de la bucle significa mayores pérdidas. El estado ideal es minimizar la área de la bucle.
Optimización Insight
En el Redesign, las zonas rojas están más concentradas en los dientes y están distribuidas de forma más uniforme, lo que indica una mayor utilización del flujo y una mayor densidad de par.
Optimización Insight
El Redesign logró una área de bucle aproximadamente 25% más pequeña en comparación con el estándar — lo que se corresponde con una reducción de la pérdida de hierro y una mejora en la eficiencia.
De la simulación al hardware: seis pasos para el prototipado de imanes
La simulación por sí sola no es suficiente; cada optimización debe ser validada con hardware físico. Nuestro proceso de prototipado abarca toda la cadena, desde el diseño de circuitos magnéticos hasta las pruebas a nivel de sistema, garantizando que cada iteración del diseño pueda ser fabricada de forma precisa y verificada con exactitud.
①
Diseño de FEA
Finalizar la geometría del imán y el patrón de magnetización basándose en los resultados de la simulación.
②
Magnetización virtual
Simular el proceso de magnetización para predecir la distribución del flujo y los resultados del campo superficial.
③
Validación de motor
Aparcar los imanes en los motores de la muestra y validar el par, la velocidad y la eficiencia.
④
Diseño mecánico
Diseñar la interfaz del imán con el rotor y el método de montaje para garantizar su manufacturabilidad.
⑤
Asamblea de fijación de magnetización
Construya accesorios específicos para garantizar consistencia y precisión en la magnetización del volumen.
⑥
Testes a nivel de sistema
Realizar pruebas completas de rendimiento en los motores de muestra para confirmar que se cumplen los objetivos de optimización.
Nuestra caja de herramientas técnica
Software de simulación
| Software | Solicitud |
|---|---|
01Ansys Maxwell |
FEA electromagnética 2D/3D — optimización de circuitos magnéticos y análisis de densidad de par. |
02Motor-CAD |
Análisis electromagnético y térmico — evaluación de la unión de múltiples disciplinas. |
03VELOCIDAD |
Diseño analítico y evaluación rápida de rendimiento para motores de imanes permanentes. |
04SolidWorks |
Diseño mecánico 3D y validación del montaje del imán. |
Equipo de pruebas y validación
| Equipo | Solicitud |
|---|---|
01Medidor de dinamometría |
Medición de la curva de par-velocidad-eficiencia. |
02BH Tracer |
Medición precisa de Br, Hcj, Hcb y BHmax. |
03Flujosmetro |
100% inspección del flujo y el momento magnético. |
04Gausmeter |
Distribución del campo superficial y detección del ángulo magnético. |
05Cámara de temperatura y humedad |
Pruebas de fiabilidad ambiental en condiciones extremas. |
¿Por qué elegir King‑Nd para su diseño de motores?
No todos los proveedores de imanes pueden diseñar motores. Nosotros podemos hacerlo, porque contamos con capacidades de ciclo cerrado en materia de materiales, fabricación y validación.
①
Investigación y desarrollo de materiales internos
16 patentes en tecnología de imanes NdFeB abordan el refinamiento de grano, la difusión de la frontera de grano y tecnologías libres de tierras raras pesadas, lo que permite cumplir los objetivos de rendimiento de los motores desde el nivel del material.
②
Fabricación en circuito cerrado
La fabricación integral, desde los materiales magnéticos hasta los conjuntos finales, significa que las optimizaciones no tienen que depender de cadenas de suministro externas, y los ciclos de prototipo a producción pueden acortarse en un 30% o más.
③
Sistemas de calidad certificados
Las certificaciones ISO 9001, IATF 16949, ISO 14001 y ISO 45001 garantizan que cada etapa, desde el diseño hasta la entrega, cumpla con estándares documentados y tenga una trazabilidad completa.
Consulte nuestras certificacionesDeje que los ingenieros de King‑Nd diagnostiquen su motor
Envíe sus requisitos de rendimiento del motor o los dibujos de diseño existentes. Nuestros ingenieros de aplicaciones proporcionarán recomendaciones iniciales de optimización en un plazo de 48 horas, sin ningún costo ni compromiso.