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(二)磁体的增材制造 l 3D扫描+拓扑优化=下一代电机

2023-02-23 通信

,这些塑料的三个最重要的特点是较差kW损(很高可靠性)和较差塑料市价点的很高饱和极既有(很高kW密度)。

软磁体塑料几类不限,效率和效率关联不大,对于较差开关基频应用领域(50-60 Hz),这些特点两者之之间的最佳恒定可以在结晶硅钢铌里找。在更加很高 (kHz/MHz) 的工作基频下,的集和纳米晶塑料在损特别要看重得多,它们的效率更加很高。在更加很高的kW密度至关重要的应用领域(例如,很高核心技术),铬基铌是常则会使用的塑料。

无论是通过减材还是增材的工业用,发挥作用主要用途机械设备应用领域的很高效率软磁体塑料在核心技术上都有着下一场性。首先,铌主要由有着很高熔点和脆性的铁磁体过渡铍(Fe、Co 和 Ni)都是由,这使得它们的铸造、CNC机加工或3D墨水变得十分复杂。

其次,它们的磁体特点在不大层面上各不相同塑料骨架:例如,晶体骨架、元素都是由以及塑料里存有的任何残存应力或杂质。由于测试电子束的设计和测量步骤的显著关联,深入研究医护人员获得的软磁体塑料特点的比起也很十分复杂。

软磁体塑料的丰富性:在效率(a)和磁体性(b)特别比起多种不同塑料

© ScienceDirect

与商业 NO ~6.5% 和 ~3% 的硅钢片相比,L-PBF 基于粉末枕头的自由党雷射液态铍3D墨水处理的硅钢推测出相似的磁体极既有。目前在 AM-增材的工业用加工的软钢里尚未发挥作用强的优选基质取向。

3D墨水软磁体塑料的一个里心改进是通过气隙的设计(直线和平面框架方向)发挥作用的。整体而言,对于典型的商业塑料,总磁体芯损要较差得多。

减较差 AM 软磁体塑料涡流损的策略:(a) 平面墨水方向的内部气隙 (b) 直线于框架方向的依赖于气隙 + 铍之间既有合物层 (ce)与框架方向直线的宽阔气隙

© ScienceDirect

不过,3D科学知识山脚下探究到现阶段,3D 墨水软磁体塑料里的亚硝酸盐元器件损略为和行为尚未获得终究深入研究。L-PBF(SLM) 基于粉末枕头的自由党雷射液态铍3D墨水催化的硅钢是当今深入研究最终究的增材的工业用软磁体钢。当通过冗余技艺催化时,可以获得非常适合机械设备骨架的塑料特点:即从很高纯度粉末通过L-PBF 3D墨水催化的接近完全光亮的电子束。

根据3D科学知识山脚下的市场只需求注意到,除了L-PBF(SLM) 基于粉末枕头的自由党雷射液态铍3D墨水技艺,Fraunhofer IFAM将铍3D 还用墨水技艺应用领域到另行的电力马达的软磁体元件。Fraunhofer IFAM通过3D墨水发挥作用的潜在效率减较差的一个说明都是是异步机械设备里的软磁体元件。3D科学知识山脚下探究到当前的科研进展可能是磁体芯损可减较差 10%,原塑料里的塑料效率可减较差 20%。Fraunhofer IFAM通过各种措施,例如使还用墨水更加更加进一步完全自动既有和增加一般来说的还用面积,提很高了整个更加更加进一步的原塑料率。因此,异步机械设备原塑料里的二氧既有碳减排可增加平均 20%,在片材包装里可增加平均 40%。

/硬磁体塑料的增材的工业用

在机械设备里,硬磁体塑料(永强磁体场)主要用途在不施加电容的可能下激发磁体通量。由于这些塑料主要用途存储设备磁体能,因此宽磁体滞回线区域是必不可少的。

列于 :主要用途机械设备应用领域的都用供电管理系统体塑料

© ScienceDirect

传统观念的工业用步骤(工件和薄片)原塑料十分复杂的星状永强磁体场有着下一场性。可行的强磁体场等价骨架是依赖于的,因为这些核心技术限于模具和强力工具,生坯机械在工件时也则会经历明显的收缩(很高达 25% vol)。

与软磁体塑料多种不同,已建议使用3D墨水-增材的工业用步骤来原塑料等价冗余外观的永强磁体场。根据3D科学知识山脚下的探究,稀土供电管理系统体塑料是第三代供电管理系统体塑料,主要包含稀土铬供电管理系统体塑料和铋铁硼供电管理系统体塑料。前者是稀土元素铈、镨、铷、铋等和铬形成的铍之间既有合物,主要主要用途较差速转子传动装置、启动传动装置、射频、磁体推螺栓等的磁体管理系统。后者铋铁硼供电管理系统体塑料是第三代稀土供电管理系统体塑料,其剩磁体、可取顽力和最大磁体能积比前者很高,不较厚,有较好的机械效率,铌密度较差,有利于磁体性元件的轻型既有、薄型既有、小型和超小型既有。

随着3D墨水核心技术更加进一步打开复合塑料的的工业用维度,在 AM-增材的工业用硬磁体塑料的可能下,存储设备更加多磁体能的主要盲点仍然是一般来说较较差的硬磁体相密度。3D墨水强磁体场不一定体现出大的孔隙率和/或粘结剂含量,因此饱和磁体既有强度较差(最大热量密度与 Js2 相等)。

同时,3D科学知识山脚下探究到目前3D墨水-增材的工业用的供电管理系统体电子束体现出一般来说较很高的可取顽力:在大多数深入研究里超越 700-800 kJm-1。这可归因于 AM 塑料固有的依赖于基质骨架和很高骨架杂质含量。除了 NdFeB,其他硬磁体既有合物的 3D 墨水不太多种不同,包含 ALNiCo、SmCo和铁氧体强磁体场的一些程序中。

此前,根据3D科学知识山脚下的市场只需求注意到,ORNL美国橡树岭国家政府实验室通过将NdFeB稀土粉末与聚合物混合在一起,然后通过熔解一个大两头将塑料抬升出来,一层一层复合而成产品的外观。复合基质里65%量的塑料为各向同性的NdFeB磁体粉,35%量的塑料为乙烯(尼龙)。

3D墨水机械设备永强磁体场

© ORNL

尼龙是一种很多种不同的、用途广为的塑料,在3D墨水大型企业不一定采用的是选择性雷射工件的3D墨水步骤来的工业用尼龙产品。而ORNL则采用的是多种不同与FDM核心技术,将塑料融既有抬升出来。

除了不只需要模具来的工业用供电管理系统体塑料,此外,ORNL发现他们的BAAM墨水技艺还比传统观念的工业用步骤节平均30%到50%的塑料,因为那些无法被用过的塑料可以通过循环被再次使用。

根据3D科学知识山脚下,AM增材的工业用将在机械设备的的设计里引入了全另行的的设计规则,因为增材的工业用的效率与批量个数以及产品的设计的十分复杂性极为涉及。这这样一来机械设备的电磁体和热冗余有更加多帮助:因为磁体通路径和导体可以根据的设计拒绝顺利进行可视化外观,并且的设计里集成了更加有可靠性的无源或非同冷却剂。

根据3D科学知识山脚下的探究,3D墨水供电管理系统体的核心技术下一场如下:

- 广为采用的基于抬升的增材的工业用步骤为发挥作用十分复杂机械微分外观备有了较少的帮助。这是由于3D墨水后工件更加更加进一步里限于的显著收缩和机械不稳定性。

- 在墨水十分复杂外观的供电管理系统体强磁体场同时,还必须的设计一种磁体既有更加更加进一步,以便在塑料上赋予应该的可视化磁体既有背面。理想可能下,这个更加更加进一步将在3D墨水更加更加进一步里原位顺利进行——由于限于的强磁体场,限于到无数的核心技术下一场。

总之,另行塑料的开发及其通过;也原塑料步骤顺利进行的的工业集成对机械设备的整体效率激发了最显著的影响。塑料定义了机器人的理论上受到限制,而其他深入研究应用领域(控制、的设计、冗余)——必需针对特定应用领域的进既有蓬勃发展。

越来越可靠的绝缘塑料、更加有可靠性的电导体和磁体导体、另行的供电管理系统体铌以及有着效率效益的的工业用和加工步骤,这些因素的适时使最终商品可以获得更加强劲和更加十分复杂的机械设备的设计。下一期,3D科学知识山脚下将针对3D墨水机械设备里的导电塑料顺利进行深入概括。

知之既深,行之则远。基于世界各地适用范围内出众的的工业用业专业人士智囊的网络,3D科学知识山脚下为业界备有世界各地着重的增材与智慧的工业用深度注意到。有关增材的工业用应用领域的更加多深入研究,叮嘱瞩目3D科学知识山脚下发布的另行政策系列。

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