Дослідники Саарланду використали 3D-друковані металічні скляні деталі двигунів для зменшення втрат заліза

Нові аморфні сплави для електродвигунів знижують втрати енергії

Сучасні електродвигуни потребують інноваційних рішень, і Університет Саарланду зробив крок вперед у цій галузі. Їхні дослідники створили залізовмісні аморфні сплави, що можуть значно знизити втрати на ремагнітізацію за рахунок усунення кристалічної мікроструктури. Ця мікроструктура часто є причиною нагрівання та внутрішнього тертя у стандартних м’яко-магнітних матеріалах.

Ідея полягає у заміні традиційних крупнозернистих кристалічних залізних сплавів, які зазвичай застосовуються у статорах і роторах. На зміну їм приходять так звані metallic glasses, що містять 70% до 80% заліза. Професор Ральф Буш пояснив, що у звичайних двигунах повторна зміна магнітних полів витрачає багато енергії, адже мікроскопічні магнітні домени змушені переорієнтовуватися всередині кристалічної решітки, що призводить до гістерезисних втрат.

На відміну від цього, в аморфних матеріалах відсутність кристалітичної структури дозволяє цим магнітним зонам легше переорієнтовуватися, що суттєво знижує втрати заліза та генерацію тепла. Це відкриття може змінити ефективність двигунів, зменшуючи вимоги до охолодження та підвищуючи ефективність.

Команда дослідників виявила три склади сплавів, які володіють стійкістю до кристалізації та підходять для адитивного виробництва і використання в двигунах. Їх матеріали виробляються методом лазерного порошкового наплавлення. Це технологія, в якій порошок сплаву розплавляється лазером і нашаровується в надзвичайно тонкі шари до 50 мікрометрів, що дозволяє формувати повністю аморфні частини двигуна без руйнівних кристалітів.

Дослідники стверджують, що застосування цієї інновації може значно покращити продуктивність електропристроїв, таких як електроскутери, дрони та інші малі електричні приводні системи. Крім того, у нових сплавах вдалося уникнути використання дорогих легуючих елементів, таких як кобальт.

Наступне завдання, яке стоїть перед командою науковців, полягає у розробці надійного процесу, що працюватиме на практиці та в промислових масштабах. “Тепер завдання полягає в розробці процесу так, щоб він працював надійно на практиці та в промислових масштабах”, — зазначив професор Мартін Ніенхаус.

Цей проривний проект виконувався в рамках проекту AM2SoftMag, отримавши фінансування у розмірі 3,5 мільйони євро. Він підтримується програмою Horizon Europe Pathfinder Open, що підтверджує його важливість та перспективність у майбутньому.