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基于增材制造技術的高性能電機定子
發布日期：2023-07-31 瀏覽次數：2746
電機是現代工業中不可或缺的重要組件，而電機的性能往往取決于定子的質量，傳統的電機定子通常采用硅鋼片材料制造。增材制造技術是一種新興的制造技術，可以制造出更為復雜的結構，同時可以大大縮短產品的開發周期。Fe-3wt.%Si鐵素體材料具有優異的磁性能和機械性能，可以大大提高電機的性能，同時電阻率比傳統的硅鋼片低，電性能更好。因此，采用增材制造技術和Fe-3wt.%Si鐵素體材料制造電機定子具有重要的意義和應用價值。
近日來自美國橡樹嶺國家實驗室的Tej N. Lamichhane等研究人員進行了增材制造技術和Fe-3wt.%Si鐵素體材料制造電機定子的研究，該技術不僅可以實現復雜形狀的定子制造，具有更高的靈活性和可定制性。同時可以大大縮短產品的開發周期，提高生產效率。這項研究得到了美國能源部的支持，是一項非常有前途的技術研究。
該定子是通過選擇性激光熔化技術打印出來的，然后加工成薄層，最后疊加成定子核心。研究采用了選擇性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）技術來打印出Fe-3wt.%Si鐵素體材料。SLM技術是一種基于粉末材料的增材制造技術，通過激光束將粉末材料熔化并逐層堆積，最終形成所需的三維結構。相比傳統的制造方法，SLM技術具有更高的靈活性和可定制性，可以制造出更為復雜的結構。Fe-3wt.%Si鐵素體材料是一種具有優異磁性能和機械性能的材料，可以大大提高電機的性能。同時，該材料的電阻率比傳統的硅鋼片低，電性能更好。這種材料的應用可以為電機制造業帶來更高的性能和更好的效率。
圖1 SLM過程中打印的第一層照片（左）；完成七個Fe-3wt.%Si定子樣品（右）
圖2 電機組件：(a)SLM打印定子和圓柱體；(b)1.4mm厚度定子薄片；(c)組裝定子繞組；帶BAAM打印NdFeB-PPS磁鐵的(d)轉子；(e)組裝轉子；(f)殼體轉子；（g，h）成套電機。
該研究還對打印出來的材料進行了性能測試，并與傳統的硅鋼片進行了比較。結果顯示，該定子的磁導率比傳統的硅鋼片高出20%以上，磁飽和感應強度也比傳統的硅鋼片高出10%以上。同時，該定子的強度和硬度都比傳統的硅鋼片高出很多，電阻率也比傳統的硅鋼片低，電性能更好。這種性能的提升可以為電機制造業帶來更高的效率和更好的性能。
表1 常規加工的電工鋼和SLM AM Fe-3wt.%Si層壓板的磁電性能比較
近日來自美國橡樹嶺國家實驗室的Tej N. Lamichhane等研究人員進行了增材制造技術和Fe-3wt.%Si鐵素體材料制造電機定子的研究，該技術不僅可以實現復雜形狀的定子制造，具有更高的靈活性和可定制性。同時可以大大縮短產品的開發周期，提高生產效率。這項研究得到了美國能源部的支持，是一項非常有前途的技術研究。
該定子是通過選擇性激光熔化技術打印出來的，然后加工成薄層，最后疊加成定子核心。研究采用了選擇性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）技術來打印出Fe-3wt.%Si鐵素體材料。SLM技術是一種基于粉末材料的增材制造技術，通過激光束將粉末材料熔化并逐層堆積，最終形成所需的三維結構。相比傳統的制造方法，SLM技術具有更高的靈活性和可定制性，可以制造出更為復雜的結構。Fe-3wt.%Si鐵素體材料是一種具有優異磁性能和機械性能的材料，可以大大提高電機的性能。同時，該材料的電阻率比傳統的硅鋼片低，電性能更好。這種材料的應用可以為電機制造業帶來更高的性能和更好的效率。
圖1 SLM過程中打印的第一層照片（左）；完成七個Fe-3wt.%Si定子樣品（右）
圖2 電機組件：(a)SLM打印定子和圓柱體；(b)1.4mm厚度定子薄片；(c)組裝定子繞組；帶BAAM打印NdFeB-PPS磁鐵的(d)轉子；(e)組裝轉子；(f)殼體轉子；（g，h）成套電機。
該研究還對打印出來的材料進行了性能測試，并與傳統的硅鋼片進行了比較。結果顯示，該定子的磁導率比傳統的硅鋼片高出20%以上，磁飽和感應強度也比傳統的硅鋼片高出10%以上。同時，該定子的強度和硬度都比傳統的硅鋼片高出很多，電阻率也比傳統的硅鋼片低，電性能更好。這種性能的提升可以為電機制造業帶來更高的效率和更好的性能。
表1 常規加工的電工鋼和SLM AM Fe-3wt.%Si層壓板的磁電性能比較
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