美研究人员2015年底将开发出第一台感应电动机

既然我们已经可以3D打印面食、巧克力、手表和假肢,技术下一个前沿是打印一个30千瓦的感应电动机。包括典型的感应电动机内部结构零件,这些零件需要承受极端的温度变化和电气工程应力方面的考验。

联合技术研究中心(UTRC)的研究人员通过一项名为“先进能源研究计划(ARPA-E)”项目进入能源部的合同,并将把3D打印感应电动机变成可能。目的是创建一个用于电动车辆的感应电机。他们并不是研究这个复杂的问题唯一的团队。他们的合作伙伴包括Connecticut增材制造中心,宾夕法尼亚州立大学的研究人员以及工程咨询公司。Wayde Schmidt,联合技术研究中心的项目领导描述他们的方法:

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“我们原来的方案是设计一台机器包括铜导体、电介质元件和钢片,都具有先进的性能。但是如何把三种材料的部件同时在一台机器上配合使用,这中间有技术问题需要解决。因此,我们把问题划分成较小的块,可以集中精力解决。”

除了如何选择合适的材料用于3D打印技术工作中,还有很多问题需要解决。传统的发动机结构并不完全适合3D打印,研究人员也正在努力重新设计电机以适合增材制造技术制造,他们有一个专们的电机设计任务的领导者Jagadeesh Tangudu。Tangudu分享开发新引擎的设计创意过程:

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“项目致力于新电机的设计,并且需要考虑用增材制造的方法如何达到功率效率最大化。我们并不限定电机设计,它可能最终与传统点击完全不同。但有一个很大的挑战,例如,牵引应用,需要在很宽的速度范围内的恒定功率。通常的方法是使用弱磁通作为一种打击高速运转的方法,但感应电机特性不受磁场削弱的作用。有一些创新突破的机会,我们正在努力研究。”

另外还有很多问题需要解决,例如关键材料包括稀土磁铁的研究,研究人员努力降低稀土材料在交换弹簧磁体的制造方面的需要量。交换弹簧磁体需要两种类型的磁性材料的组合,称为硬和软的。硬材料是消磁,而软的材料增磁。创建一个交换弹簧磁体,这些材料都必须以纳米的距离棋盘矩阵的方式排开。

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虽然作为普通消费者,我们不会去商店里购买感应电动机或者交换弹簧磁体,但这些技术的研发将为我们的生活带来间接的改变。

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