モーターコアも3Dプリントできますか?モーター磁心の研究における新たな進歩 磁性コアは、透磁率の高いシート状の磁性材料です。これらは、電磁石、変圧器、モーター、発電機、インダクター、その他の磁気コンポーネントを含む、さまざまな電気システムや機械の磁場誘導に一般的に使用されます。 これまでのところ、磁性コアの 3D プリンティングは、コア効率を維持することが難しいため、課題となっていました。しかし、研究チームは現在、軟磁性複合材料より磁気的に優れた製品を製造できる、レーザーベースの包括的な積層造形ワークフローを考案した。 ©3D サイエンス バレー ホワイト ペーパー
3D プリント電磁材料
電磁特性を持つ金属の積層造形は、新たな研究分野です。一部のモーター研究開発チームは、独自の 3D プリントコンポーネントを開発および統合し、システムに適用しています。設計の自由度はイノベーションの鍵の 1 つです。 たとえば、磁気特性や電気特性を備えた複雑な機能部品を 3D プリントすれば、カスタムの組み込みモーター、アクチュエーター、回路、ギアボックスへの道が開かれる可能性があります。このような機械は、多くの部品が 3D プリントされるため、組み立てや後処理などが少なく、デジタル製造施設で製造できます。しかし、さまざまな理由により、大型で複雑なモーター部品を 3D プリントするというビジョンは実現していません。その主な理由は、マルチマテリアルコンポーネントの問題は言うまでもなく、電力密度を高めるための小さなエアギャップなど、デバイス側に特定の困難な要件があるためです。これまでの研究は、3D プリントされた軟磁性ローター、銅コイル、アルミナ熱伝導体など、より「基本的な」コンポーネントに焦点を当ててきました。もちろん、軟磁性コアも重要なポイントの1つですが、3Dプリンティングプロセスで解決すべき最も重要な障害は、コア損失をいかに最小限に抑えるかです。
▲タリン工科大学
上は、磁気コアの構造に対するレーザー出力と印刷速度の影響を示す、3D プリントされたサンプル立方体のセットです。
最適化された 3D プリント ワークフロー
最適化された 3D プリント磁気コアのワークフローを実証するために、研究者らは、レーザー出力、スキャン速度、ハッチ間隔、層厚など、アプリケーションに最適なプロセス パラメーターを決定しました。また、最小の DC 損失、準静的損失、ヒステリシス損失、および最高の透磁率を達成するために、アニーリング パラメーターの効果が研究されました。最適焼鈍温度は1200℃、最高相対密度は99.86%、最低表面粗さは0.041mm、最低ヒステリシス損失は0.8W/kg、極限降伏強さは420MPaと決定された。 ▲3D プリントされた磁気コアの表面粗さに対するエネルギー入力の影響
最後に、研究者らは、レーザーベースの金属積層造形が 3D プリンティングモーターの磁気コア材料の実現可能な方法であることを確認しました。今後の研究活動では、研究者らは部品の微細構造を特徴づけて、粒子サイズと粒子配向、およびそれらが浸透性と強度に及ぼす影響を理解する予定です。研究者らはまた、パフォーマンスを向上させるために 3D プリントされたコアの形状を最適化する方法をさらに調査する予定です。
投稿時間: 2022 年 8 月 3 日 
