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最新研究:甜甜圈状的3D打印铁芯能大幅提高变压器效率

导读: 近日,明尼苏达州圣托马斯大学的研究人员用一台FDM3D打印机制造出一个更有效的甜甜圈状变压器铁芯,这项研究已经发表在《JournalofMagnetismandMagneticMaterials》,题为《3D打印磁性聚合物复合材料变压器》。

  近日,明尼苏达州圣托马斯大学的研究人员用一台FDM3D打印机制造出一个更有效的甜甜圈状变压器铁芯,这项研究已经发表在《JournalofMagnetismandMagneticMaterials》,题为《3D打印磁性聚合物复合材料变压器》。

  铁芯是变压器中的主要磁路部分,它和绕在其上的线圈组成一个完整的电磁感应系统。变压器传输功率的大小取决于铁芯的材料和横截面积。

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  在此次研究中,研究人员旨在探索用3D打印来制造复杂的铁芯形状,以提高其效率。此外,研究人员认为,新的变压器铁芯制造工艺也可能降低成本。

  根据这项研究,“一个像面包圈一样的环形几何形状理论上能让变压器的效率最高,因为这样的形状能让封闭的磁通量最大化。”然而,由于制造成本的限制,变压器往往采用一种低效率的形状。为了改变这种状况,研究人员借助3D打印轻松制造出复杂的形状。

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  铁芯测试:左侧为绕线铁芯,右侧是铁芯本身(a)商业铁芯(b)跟商业铁芯形状相同的3D打印铁芯(c)3D打印环形铁芯

  他们使用Proto-Pasta的“生锈磁铁(RustableMagneticIron)”线材——一种用注入铁的PLA线材,和一台gCreate-gMax3D打印机制造出环形形状。线材在210摄氏度下挤出,复合PLA材料提供了磁性元素。

  研究论文总结说,因其形状,3D打印铁芯确实是有效的。然而,一些其他因素可以优化其磁性。研究人员特别解释说,若想让3D打印变压器铁最有效,必须要有一个高填充因子和一个高浓度的磁性颗粒。

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