Фураев В.В.
МИРОВОЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ МАГНИТОПРОВОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН *
Аннотация:
в данном докладе рассмотрены различные варианты исполнения электрических машин, магнитопроводы которых изготовлены с применением технологий 3D печати
Ключевые слова:
3D печать, аддитивные технологии, электрические двигатели, магнитопровод
УДК 620.9
Фураев В.В.
Оренбургский государственный университет
(г. Оренбург, Россия)
МИРОВОЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ
АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ
МАГНИТОПРОВОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Аннотация: в данном докладе рассмотрены различные варианты исполнения электрических машин, магнитопроводы которых изготовлены с применением технологий 3D печати.
Ключевые слова: 3D печать, аддитивные технологии, электрические двигатели, магнитопровод.
Технологический процесс не стоит на месте, с каждым днем происходит усовершенствование цифровых технологий, что позволяет использовать новшества в различных сферах жизни человека. Аддитивные технологии - одни из самых передовых и востребованных во всем мире.
Аддитивные технологии – это послойное наращивание и синтез объекта с помощью компьютерных 3d технологий. Изобретение принадлежит Чарльзу Халлу, в 1986 г. сконструировавшему первый стереолитографический трехмерный принтер. В современной промышленности аддитивный процесс послойного создания модели – это несколько разных процессов, в результате которых моделируется 3D объект:
– UV-облучение;
– Экструзия;
– Струйное напыление;
– Сплавление;
– Ламинирование.
В технологиях 3D печати могут применятся следующие материалы:
– Воск;
– Гипсовый порошок;
– Жидкие фотополимеры;
– Металлические порошки;
– Разного рода полиамиды;
– Полистирол.
Технологический прогресс способствует производству множества полезных вещей для быта, здоровья и безопасности человека, к примеру аддитивные технологии в авиастроении помогают создавать более высокоэкономичный и легкий по весу авиатранспорт, при этом его аэродинамические свойства сохраняются в полном объеме. Другие сферы применения аддитивных технологий:
– строительство;
– сельскохозяйственная промышленность;
– машиностроение;
– судостроение;
– космонавтика;
– медицина и фармакология [1].
Применение 3D печати в электромашиностроении является перспективным направлением в производстве машин малой мощности. Технология позволяет печатать не только корпуса электрических машин, но и магнитопроводы, данный метод имеет ряд преимуществ. Основным достоинством методики является минимизирование производственных отходов, а также уменьшение производственных циклов в отличие от классического метода производства магнитопродов (штамповка, обработка листов магнитопровода и т.д.), как следствие можно добиться уменьшения сроков налаживания производства, снизить себестоимость готового продукта. При производстве корпусов электрических машин малой мощности, аддитивный метод позволяет осуществлять корректировки проекта и оптимизировать модель в ходе производства в кратчайшие сроки с минимальными затратами.
Так, Немецкие исследователи, используя метод экструзионной 3D печати, продемонстрировали первый в мире электромотор, полностью изготовленный на 3D принтере. Как считают разработчики, использованные в процессе 3D печати керамические материалы позволят значительно расширить диапазон рабочих температур. После печати элементы моторов подвергались обжигу. Исследование направлено на повышение эксплуатационных температур электромеханических устройств. Так, в прошлом году члены команды Йоханнес Рудольф и Фабиан Лоренц продемонстрировали 3D печатные катушки индуктивности с максимальной рабочей температурой выше 300°С. Как правило, температурные ограничения вытекают из характеристик используемой изоляции. Для решения этой проблемы немецкие инженеры решили заменить полимерную изоляцию керамическими материалами. За счет использования керамической изоляции можно значительно превысить порог в 220°С, характерный для традиционных изоляторов. Максимальные рабочие температуры электромашин в таком случае будут определяться ферромагнитными свойствами железных компонентов с практическим пределом в районе 700°С.
Один из плюсов использования керамики вместо полимеров заключается в более высокой теплопроводности, позволяющей более эффективно рассеивать тепло, генерируемое в проводниках. Как поясняет Лоренц, хотя специфика аддитивного процесса и приводит к снижению электропроводности медных компонентов, вытекающая потеря эффективности из-за возрастающего сопротивления компенсируется снижением температуры обмотки. Напечатанный магнитопровод представлен на рисунке 1 [2].
Рисунок 1. Магнитопровод электродвигателя
Еще одним примером применения 3D технологий является производство бесколлекторного двигателя постоянного тока. В результате, были получены следующие характеристики двигателя, представленные в таблице 1 [3].
Таблица 1. Характеристики бесколлекторного двигателя постоянного тока
|
Параметр |
Величина |
|
Мощность |
600 Вт |
|
Номинальное напряжение |
30 В |
|
Номинальный ток |
20 А |
|
КПД |
80 % |
|
Масса |
900 гр |
Рисунок 2. Бесколлекторный двигатель постоянного тока
Номер журнала Вестник науки №6 (63) том 4
Ссылка для цитирования:
Фураев В.В. МИРОВОЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ МАГНИТОПРОВОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН // Вестник науки №6 (63) том 4. С. 971 - 976. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/9301 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+