Mot nollutsläpp 3D-printade elektriska motorlindningar i koppar

Detta Z-3D-Windings-projekt syftar till att förändra tillverkningen av elektriska motorlindningar med hjälp av avancerad additiv tillverkning (AM) genom att utvärdera de tekniska utmaningarna och miljöpåverkan av processen. 

Dessa mer flexibla konstruktioner som kan göras med AM bör i) minska vissa harmoniska förluster i motorerna, ii) skapa effektivare utrymmesutnyttjande för koppar i motorn, iii) möjliggöra effektivare och inbyggd kylning, iv) öka motorernas effekt/effektivitet, v) förbättra motorernas återvinningsbarhet efter livslängden. Detta projekt syftar till att öka hastigheten för denna innovation att användas på marknaden för elfordon, vilket resulterar i förbättrad prestanda och hållbarhet. 

Närmare bestämt förväntas AM-användning för elmotorer öka motorns effektivitet genom att utvinna mer vridmoment (effekt). Vårt mål är att nå 40-50% högre effekt, vilket innebär 3-5% högre effektivitet utöver den nuvarande effektiviteten (cirka 90-92%). Problem eller behov som projektet kommer att ta itu med: 

Problem 1: Kopparns reflekterande egenskaper kräver specialiserad tryckutrustning och begränsar användningen av laserbaserad AM-teknik. Åtgärder: Utformning av höggeometriska lindningar och additiv tillverkning av dessa utformningar av lindningar som har högre fältfaktorer jämfört med traditionella konstruktioner (över 80 % från 35-50 % traditionella traditionella lindningar). Utskrift av komplexa AM-lindningar med densiteter över 99 % och elektrisk ledningsförmåga över 95%. 

Problem 2: Den grova ytan på den tryckta kopparn kan skapa punkter för värme- och elproblem. Åtgärd: Ändring av ytkvaliteten på koppardelar som tillverkats genom pulverbäddsfusion (minska ytjämnheten St till under 40 µm) 

Problem 3: Isolermassa runt kopparn - hur denna nya typ av lindning bäst kan isoleras. Åtgärder: Isolera med en rad olika metoder, och karaktärisera sedan dessa småskaliga motordelar ( motorettes) för att fastställa deras prestanda och genomförbarhet. 

Problem 4: Konstruktionen och hur denna förhåller sig till de nya motorernas prestanda. Åtgärder: Mäta den procentuella ökningen av fältfaktorn med ett mål på 3-5% ökning av motor efektivitet. 2 av 18 FFI Nollutsläpp Mot nollutsläpp 3D-printad Energimyndigheten koppar elektriska motorlindningar 19 mars 2024 Z-3D-Windings FFI Fordonsstrategisk Forskning och Innovation | www.vinnova.se/ffi 

Problem 5: Förstå de nya motorernas miljöpåverkan och hur de nya produkterna är anpassade med de fastställda reglerna för produktkvalitet inom EU-länderna. Åtgärder: Förstå viktiga indikatorer i produktionskedjan, använda feedback från alla medlemmar i värdekedjan, och skapa en programvara för att övervaka regelverk (Clever Compliance AB).