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研究人员创建出第一个完全3D打印的电动机

导读: 在开姆尼茨工业大学,另一项成就是:来自来自电能转换系统和驱动器的研究人员创建了第一台全3D打印电动机。

在开姆尼茨工业大学,另一项成就是:来自来自电能转换系统和驱动器的研究人员创建了第一台全3D打印电动机。去年,两位教授Johannes Rudolph和Fabian Lorenz 3D打印了一个能够承受超过300°C温度的线圈。从那以后,他们3D打印了电机的所有部件。其中包括铜导电体,这些导体与铁或铁合金以及陶瓷电气绝缘体相结合产生磁场,从而使导体彼此之间和铁质部件之间绝缘。这被称为磁路。

研究人员创建出第一个完全3D打印的电动机

“在过去两年半的时间里,我们的目标是大幅度提高电机能够承受的温度。”博士教授Ralf Werner说。

研究人员通过使用专用陶瓷代替常规的聚合物基绝缘材料来实现这一目标,陶瓷具有更高的耐温度。

“与常规绝缘系统相关的220°C的最大允许绕组温度可能会超过相当数量,”Rudolph说。“因此电机的工作温度仅受铁元件的铁磁特性的限制,而铁元件的铁磁特性只能维持在700°C。”

研究人员创建出第一个完全3D打印的电动机

陶瓷绝缘材料也具有较高的导热率,因此导体中产生的热量损失可以更快地消散。这使研究人员能够提高电机的输出密度。

“尽管所用铜的导电率与工艺有关,但在特定的应用场合下,可以通过显著降低绕组温度来提高效率。”Lorenz说。

研究人员为电机开发的3D打印工艺涉及挤出由铁、铜或陶瓷颗粒组成的粘稠糊状物以及特殊改性的粘合剂。然后烧结3D打印部分,烧结粘合剂将金属或陶瓷材料熔合在一起。

研究人员创建出第一个完全3D打印的电动机

研究人员解释说:“多材料3D工艺的特殊优势在于在打印过程中同时使用多种材料的可能性。例如,由铜制成的导电结构可以与绝缘材料一起打印。由陶瓷制成的陶瓷材料在诸如耐热性或导热性等许多物理性能方面优于由塑料制成的常规有机绝缘材料。通过这种方式,可以生产具有显著较高耐温性的电线圈。此外,与铁等铁磁材料结合,可以在一次打印操作中制造整个电机或其部件。”

为了在挤出糊剂时达到必要的精度,研究人员与ViscoTec Pumpen-u、Dosiertechnik GmbH紧密合作。

“在开姆尼茨大学实验室打印的电机代表了突破,同时证明了我们技术的原理 - 它证明了我们的技术的可行性。”Rudolph说。

Rudolph和 Lorenz计划在基于技术的基础上开办一家大学分拆公司。研究人员在刚刚结束的汉诺威展览会上展示了他们的工作。

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