Design och tillverkning av integrerade aktuatorer II
- Diarienummer
- PV08-0059
- Start- och slutdatum
- 081001-110930
- Beviljat belopp
- 0 kr
- Förvaltande organisation
- Lund University
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Lunds Universitet har, i föregångaren till detta projekt (DAMIA I) utvecklat ett material och en tillverkningsteknik för järnpulverbaserade mjukmagnetiska material som tillåter gjutning av kärnor för induktorer, elektriska maskiner etc med exceptionellt låga järnförluster men en ganska låg permeabilitet. materialt kallas SM2C. Flera prototyper är tillverkade, speciellt induktorer som uppvisar mycket bra prestanda. I fråga om storlek, förluster, kostnad ochy ljudavgivning så utklassar dessa induktorer de bästa tillgängliga produkterna för krävande tillämpningar såsom aktiva nätfilter. Prototyper av elektriska maskiner har lägre momenttäthet [Nm/kg] än väldesignade konventionella elmaskiner pga den lägre permeabiliteten, men med möjlighet till synbarligen obegränsad effekttäöthet [W/kg] pga de låga järnförlusterna. Detta är unikt, ett paradigmskifte i elmaskindesign. Produktionsprocessen skyddas av en patentansökan. Detta projekt, DAMIA II, är avsett att exploatera de inneboende fördelarna med material och produktionsteknik från DAMIA I genom applikationsutveckling. Speciellt skall studeras: Integration av sensorer, kylkretsar och ingjutna stycken av andra kärnmaterial (för permeabilitetsförstärkning) in gjutprocessen. Utveckling av en optimerad lindningsisolation lämplig för produktionsmetoden.
Populärvetenskaplig beskrivning
På senare år har en ny materialteknik börjat utvecklas, som ger helt nya möjligheter att utveckla och tillverka elmaskiner som tidigare varit omöjliga att realisera eller för komplicerade och dyra att tillverka. Materialet är kompositer av legerat järnpulver med varierande grad inblandat bindemedel, benämnt SMC (Soft Magnetic Composites). Formningen av komponenter i dessa material tilldrar sig stort intresse, eftersom kraven på hög täthet och frihet i utformning går i konflikt med använd tillverkningsteknik. Lyckas man så är resultaten en elektrisk maskin med i många avseenden betydligt bättre egenskaper än konventionella – lägre förluster, mindre fysisk storlek, kompaktare integration i det drivna objektet/produkten. Forskargruppen vid LTH har utvecklat en helt ny produktionsprocess för ändamålet, rotationsgjutning, samt ett tillhörande material SM2C. Denna metod ger optimal packningstäthet i den gjutna komponenten samtidigt som formfriheten är stor. Projektet går ut på att gjuta upp de magnetiska delarna av elektriska maskiner, i stället för att bygga upp dem med väldigt många tunna plåtar. Resultatet är elmaskiner av ett material som är sämre än plåtar på att leda magnetiskt flöde, men som tål höga frekvenser betydligt bättre och dessutom tillåter betydligt friare formgivning. Det leder till högvarviga maskiner med låg produktionskostnad och hög verkningsgrad. När de magnetiska kretsarna gjuts integreras samtidigt de elektriska lindningarna och omsluts av kompositmaterialet. Den utvecklade tekniken medger också enkel ingjutning av andra komponenter, såsom kylkanaler, givare av olika slag, fästelement och även lokalt andra flödesledarmaterial med högre prestanda. Detta kan bidra till att förbilliga produkten och samtidigt förbättra produktens egenskaper.