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魔猴君 行業(yè)資訊 889天前
導(dǎo)讀:磁芯是具有高磁導(dǎo)率的磁性材料片,它們通常應(yīng)用于引導(dǎo)和指導(dǎo)各種電氣系統(tǒng)和機(jī)器中的磁場(chǎng),包括電磁鐵、變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電感器和其他磁性組件。到目前為止,由于難以保存磁芯的效率,軟磁芯的3D打印一直是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。
2022年5月24日,來(lái)自塔林科技大學(xué)和愛(ài)沙尼亞生命科學(xué)大學(xué)的研究人員正在研究使用3D打印技術(shù)來(lái)生產(chǎn)軟磁芯。該研究小組提出了一個(gè)全面的基于激光的增材制造工作流程,他們聲稱(chēng)可以產(chǎn)生優(yōu)于軟磁復(fù)合材料的磁性。
△鐵氧體電感器包括一個(gè)由銅線圈包圍的磁芯。圖片來(lái)自Jurgis Mankauskas。
3D打印電磁材料
具有電磁特性的金屬的增材制造是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。電機(jī)制造行業(yè)已經(jīng)在嘗試開(kāi)發(fā)3D打印集成應(yīng)用部件,并認(rèn)為設(shè)計(jì)自由可以為行業(yè)的創(chuàng)新提供巨大幫助。例如,3D打印具有磁性和電氣性能的復(fù)雜功能部件可以為帶有嵌入式電機(jī)、執(zhí)行器、電路和齒輪箱的定制機(jī)器鋪平道路。這種定制機(jī)器可以在數(shù)字制造設(shè)施中生產(chǎn)、裝配和后處理,并且最大程度上減少材料浪費(fèi),因?yàn)樵S多裝配部件都是通過(guò)3D打印完成的。
不過(guò),3D打印復(fù)雜的電機(jī)的大部件仍然沒(méi)有成為現(xiàn)實(shí)。這些設(shè)備往往具有挑戰(zhàn)性的要求,如小的空氣間隙以提高功率密度,更不用說(shuō)需要多材料的裝配了。
因此,迄今為止的研究主要集中在更基本的部件上,如3D打印的軟磁轉(zhuǎn)子、銅線圈和氧化鋁熱導(dǎo)。軟磁芯也有很受關(guān)注,但在3D打印過(guò)程中盡量減少磁芯損失是一個(gè)有待跨越的障礙。
△一組打印的樣品立方體展示了激光功率和打印速度對(duì)磁芯結(jié)構(gòu)的影響。照片來(lái)自塔林科技大學(xué)。
一個(gè)優(yōu)化的3D打印工作流程
為了展示優(yōu)化的磁芯3D打印工作流程,研究人員確定了應(yīng)用的最佳工藝參數(shù),包括激光功率、掃描速度、艙口間距和層厚。
△(a)Taltech公司的SLM Solutions SLM 280打印系統(tǒng),(b)帶有定制再涂層器、粉末儲(chǔ)存器和縮小平臺(tái)的打印機(jī)構(gòu)建室,以及(c)定制再涂層器系統(tǒng)的截面。
愛(ài)沙尼亞大學(xué)的團(tuán)隊(duì)還研究了退火參數(shù)的影響,以實(shí)現(xiàn)最小的直流損耗、準(zhǔn)靜態(tài)、磁滯損耗和最高的磁導(dǎo)率。最佳的退火溫度被確定為1200℃,這導(dǎo)致了最高的相對(duì)密度為99.86%,最低的表面粗糙度為0.041毫米,最小的磁滯損失為0.8W/kg,以及極限屈服強(qiáng)度為420MPa。
△能量輸入對(duì)3D打印磁芯的表面粗糙度的影響。圖片來(lái)自塔林科技大學(xué)。
最終,研究人員認(rèn)定,基于激光的金屬增材制造是一種可行的3D打印電機(jī)應(yīng)用的磁芯材料的方法。就未來(lái)的工作而言,該團(tuán)隊(duì)打算對(duì)零件的微裂紋進(jìn)行表征,以深入了解晶粒大小和晶粒取向,以及它們對(duì)磁導(dǎo)率和強(qiáng)度的影響。研究人員還將進(jìn)一步研究如何優(yōu)化3D打印磁芯的幾何形狀以提高性能。該研究的更多細(xì)節(jié)可以在題為 "激光增材制造電機(jī)磁芯的設(shè)計(jì)和工藝/Laser Additively Manufactured Magnetic Core Design and Process forElectrical Machine Applications"的論文中找到。
相關(guān)論文鏈接:https://www.mdpi.com/1996-1073/15/10/3665
3D打印和磁性材料的結(jié)合,催生了一大批新的應(yīng)用,不僅僅是電機(jī)。今年早些時(shí)候,由劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)了一套微型納米磁體。使用定制的3D打印工藝創(chuàng)建的納米磁體呈DNA啟發(fā)的雙螺旋形狀,并在粒子捕獲、成像技術(shù)和智能材料等領(lǐng)域顯示出前景。在其他地方,西班牙IMDEA納米科學(xué)研究所(一個(gè)跨學(xué)科研究中心)的研究人員最近開(kāi)發(fā)了一種使用回收材料3D打印磁鐵的新方法。這項(xiàng)工作是作為對(duì)COVID-19大流行病造成的供應(yīng)鏈問(wèn)題的一種回答,它使制造業(yè)缺少許多材料,包括制造磁鐵所需的材料。
來(lái)源:https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guowaikuaidi/42496.html