Pasi Puukko、80年以上の科学的および工学的経験を持つフィンランド所有の会社であるVTTの上級科学者兼プロジェクトコーディネーターは、私たちを歩き回ります。マルチマグプロジェクトそして、それが電気モーターの製造にとって何を意味するか。
現代では、私たちは多くの電気モーターに囲まれていますが、適切に機能する限り、それらに注意を払うことはほとんどありません。食器洗い機と洗濯機、コンピューター、ヒートポンプ、ドリル、ドローン、さらには歯ブラシも電気モーターに依存することがよくあります。
最近、化石燃料の消費を減らし、気候変動とその結果を緩和するための重要なアプローチの1つと考えられているため、モビリティの電化はますます重要になっています。繰り返しますが、効率的な電動モーターは、バッテリーやその他の技術革新に類似した重要な役割を果たします。
電気モーターの従来の製造の制限
さまざまな種類の電気モーターは、さまざまな目的で数十年にわたって開発されてきましたが、従来の製造技術と利用可能な材料の制限のために、いくつかのトレードオフを行う必要があります。
重要な課題は、最も強力な永久磁石が大きく依存していることです希土類要素（REE）ネオジムやディスプロシウムなどの材料。これらの材料はほんの数か所から採掘されており、他の多くのアプリケーションにとって不可欠であるため、REEに関連する明確なサプライチェーンと経済的リスクがあります。
電気モーターの複雑な構造により、その製造には多くの専門知識が必要です。産業用ロボットやその他の自動化を使用していくつかのプロセスステップを自動化できますが、これにより、必要に応じて柔軟性を許可しないかなり厳格な生産構造につながります。
製造関連の制約は、たとえば、より保守的なソリューションにもつながる可能性があります。たとえば、理想よりも高い重量とマシンのフットプリントが大きくなります。製造の制約は、ローターのより高い慣性を引き起こす可能性があり、したがって、微細構造の変化による材料の損失の増加または材料のパフォーマンスの低下を引き起こす可能性があります。
最適化された構造とコンポーネント
3D印刷とも呼ばれる積層製造（AM）は、電気モーターの製造構造とコンポーネントに興味深い可能性を提供します。これは、特に、2つ以上の材料がAMテクノロジーによって結合されているマルチマテリアル添加剤製造（MM-AM）を検討する場合に当てはまります。
添加剤の製造は、「下位の製造方法と形成的製造方法論とは対照的に、3Dモデルデータから部品を作成するための材料を結合するプロセスのプロセスのプロセスです。」1電気機械のアクティブな部分は、強磁性コア、巻線、そしておそらく永久磁石で構成されています。
強磁性コアは通常、断熱された電気鋼シートを一緒に積み重ねて、許容範囲の損失でフラックスを効果的に導く積層構造を形成することによって行われます。興味深いことに、添加剤の製造の性質は、強磁性と絶縁材料の層を持つラミネートコアの性質に似ているため、MM-AMはこれらの構造を生産するための興味深い代替手段を提供できます。
従来のラミネーションは、ステータージオメトリに関連する自由を減らし、ある程度、完全なパフォーマンスの可能性を達成するために最適化できませんでした。 MM-AMは、積み重ねられた構造とマクロスケールの複雑なジオメトリを組み合わせて、新しいデザインを可能にすることができます。
さらに、設計の自由はマクロスケールだけでなく、潜在的にマイクロスケールにも適用されます。磁性性能の観点から見ると、理想的な構造は単純な積層構造ではない場合があります。各柔らかい磁気および絶縁層は、互いに積み重ねられています。
ただし、3Dフラックスパスを備えた構造は、従来のラミネーションで製造することはできません。したがって、MM-AMを使用して、積み重ねられた構造を新たに設計することができ、たとえばパーツ内の実際の磁束パスをよりよくたどることができます。
ラミネート構造は、ステートルとローターに利益をもたらすだけでなく、セグメント化された磁石としても知られる永久磁石にも使用できます。このアプローチは、ネオジム磁石で非常に有益な磁石内の温度上昇を抑制することができます。
MM-AMの可能性は重要ですが、その可能性を最大限に活用する前に、いくつかの課題を克服する必要があります。第一に、いくつかのAMテクノロジーは、金属およびその他の硬質材料からマルチマテリアル部品を生産するために存在しますが、それらはまだ成熟していて、EMアプリケーションに完全に使用されるほど柔軟ではありません。
パフォーマンスと生産の改善
マルチマグプロジェクトは、これらの問題に取り組むために設定されています。プロジェクトの目標は、電気機械用の多目的構造とコンポーネントを加えて、パフォーマンス、光加重、リードタイムに顕著な進歩を遂げるための全体的なアプローチを開発することです。
プロジェクトを大きな影響に導くために、コンソーシアムは異なる電気モータータイプを表す3つの実際のユースケースを定義しました。プロジェクトの最初の年に、開発は特にこれらのユースケースモーターのモデリングとシミュレーションに焦点を当て、パフォーマンスを向上させました。
材料とプロセスの開発に関連する、永久磁石、ソフトマグネット、断熱材の材料バッチが成功裏に生産され、テスト用に配信されました。柔らかい磁気および絶縁材料の積み重ねられた二重層の予備的な結果は、磁気特性と総損失の観点から有望です。
プロジェクトは、産業的に関連する環境でさまざまなコンポーネントの実証と検証に向けて継続されます。コンソーシアムは、現在のモーターのパフォーマンスを改善するだけでなく、既存および新しい市場向けの新製品を開発するために、結果に明確な搾取の可能性を見ています。
参照
1。 ISO/ASTM 52900：2021
欧州連合によって資金提供。しかし、著者の意見と意見は、必ずしも欧州連合または欧州の健康とデジタルのエグゼクティブエージェンシー（HADEA）のもののみを反映しているわけではありません。
この記事は、私たちの第18版にも掲載されますにも掲載されています。四半期公開.
