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新创新工艺!冷喷涂3D打印工艺带来电机磁体新设计

加拿大国家研究委员会(NRC)开发出一种用于制造电机永磁体的冷喷涂增材制造工艺,不仅能使成本降低,还能带来新的设计。



电机使用的高性能永磁体在施加电力时会使电机旋转。一般来说,这些电机是使用粉末压实(烧结磁体)或注塑(粘结磁体)等工艺制作的。但是,这些流程耗时长、花费高,而且形状范围也是有限的。


NRC研究人员伯尼尔和拉玛力想要通过研发用于生产电机永磁体的冷喷涂增材制造工艺来消除粉末压实和注塑的障碍。他们的技术将所有生产流程合并为一个,为制造商节省时间和成本。


在冷喷涂增材制造或3D打印的过程中,细粉材料在高速压缩气体射流中加速,并导向目标。这个目标是指需要后续处理或调整的现有部件,或用于加工新部件的毛坯。3D打印的部分将根据数字指令控制的喷雾方向,逐层建立。


那么为什么磁铁要使用冷喷涂工艺呢?据NRC的研究人员表示,这种工艺的累积率是非常高的,每小时可以剥落几公斤的磁铁。其次,这些3D打印磁体的机械性能和热性能也非常优越。


这要归功于冷喷涂沉积的速度,通过与混合物中不存在的聚合物相结合,赋予了磁体固有的机械性能,例如增加的导热性(优化温度控制)、抗腐蚀性以及氧化功能。



冷喷涂3D打印的另一个优点是零件表面和磁性材料之间的附着力非常好。因为没有粘合剂或装配,所以这个粘合力非常强。


最后,由于冷喷涂3D打印是一个增材制造的过程,因此许多使用压缩和成型等技术无法实现的设计,都可以用这种3D打印工艺实现。


NRC的研究人员印制了几个原型磁体,他们认为有几种方法可以用来改善电机设计。今后还可以开发软磁材料来扩大该工艺的加工范围。


伯尼尔表示:“这项技术将为未来创造更紧凑、性能更好的电机,而且3D打印还具有非常显著的优势,如降低成本、优化热管理、制作出更复杂的几何形状和功能。”