Additive Drives：電動汽車3D打印繞組技術

來源：Additive Drives

Additive Drives2020年成立,，總部位于德國德累斯頓，一直在性能方面改進“電動機”�,，F(xiàn)在,，借助新的3D打印繞組和線圈，Additive Drives工程團隊能夠通過在設計和工程方面優(yōu)秀的“重新思考”來提高電動機（以及電動汽車）的效率——將電動機提升到一個新的水平,。Additive Drives為驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展的下一階段提供動力：用于電動機的高效3D打印繞組,。

雖然傳統(tǒng)制造會產(chǎn)生典型的圓線繞組，但與3D打印線圈相比,，Additive Drives團隊發(fā)現(xiàn),，新設計作為熱源發(fā)揮了至關重要的作用，散熱得到了改善,，解決了一個常見的（以前是限制性的）問題,。

董事總經(jīng)理 Jakob Jung 在最近的一次采訪中解釋說，雖然電動機可能看起來很基本,，但內(nèi)部有很多部分在起作用,，包括熱力學、結構力學和電磁學,，其設計必須緊湊,，甚至“優(yōu)雅”考慮，因為工作空間很小,，所以會導致重新設計工程和部件的放置,。

△Jakob Jung 是 Additive Drives 的董事總經(jīng)理。（圖片：Additive Drives）

隨著3D打印改變當今眾多行業(yè),，新零件可能會以區(qū)別于傳統(tǒng)技術的前所未有方式創(chuàng)新或改進,。雖然3D打印技術在醫(yī)療領域以及航空航天、建筑等領域受到了巨大影響,，但汽車行業(yè)也已經(jīng)收獲了無數(shù)好處——而且它們不斷涌現(xiàn),，并能夠制造出更實惠、重量更輕的零件,。重量但更堅固,，并且可以輕松調(diào)整以適應幾乎任何設計規(guī)格。

由于導體,、工藝和幾何形狀必須匹配,，因此傳統(tǒng)繞組往往受到限制并且難以完美。通過 Additive Drives 創(chuàng)建的新程序和定制的激光熔化系統(tǒng),，能夠防止空隙和凹槽不合適的問題,，填充凹槽時銅的量增加，電阻更小,。

“可變形狀也有利于散熱,，因為每根導線都與線圈的所謂疊片鐵芯熱接觸，因此沒有熱點,，” Jung說,。“總體而言,，發(fā)動機的輸出功率最多可提高45%,。”

△經(jīng)典圓線繞組的橫截面：每根導體都位于下方和上方導體之間的空間中,。銅填充因子約為 45%（圖片：Additive Drives）

△3D 打印單個線圈的橫截面：使用選擇性激光熔化工藝制造,，每圈都可以調(diào)整,，以便盡可能有效地利用可用的槽區(qū)域。銅填充因子約為 65%（圖片：Additive Drives）

△最后的繞組,，由 3D 打印線圈組成（圖片：Additive Drives）

用于原型和高性能系列的全新設計的 3D 打印發(fā)夾式繞組：

△從牽引驅(qū)動到電氣化輔助裝置

發(fā)夾是電動機領域的一項新技術,。矩形銅排取代了纏繞的銅線。該過程比傳統(tǒng)繞線電機更容易自動化,，并且在汽車領域特別受歡迎,，因為它可以顯著縮短生產(chǎn)時間。

按原樣打印
由于我們極快的原型實施,，我們能夠?qū)�測量結果實時反饋到模擬中,，從而確保所需的操作特性并提高質(zhì)量保證。我們的設計可針對小型,、中型和大型系列進行擴展,。幾何設計和材料參數(shù)與常規(guī)制造一致。

打印優(yōu)化
3D 打印允許新的發(fā)夾幾何形狀,。特別是,，繞組頭可以從根本上重新設計——在參考項目中，我們能夠?qū)⒗@組頭懸垂部分減半,。這意味著在相同的安裝空間內(nèi)可以容納多出 30% 的扭矩,。

Additive Drives在電動機的整個開發(fā)和實施過程中為客戶提供支持，從粗略設計到熱和電磁3D模擬,，再到3D構造和生產(chǎn),，實現(xiàn)了新型的發(fā)夾式概念�,？傮w而言對于電動機,，3D 打印行業(yè)的大部分改進都圍繞著處理高溫的改進而展開，繞組等零件的生產(chǎn)速度也快得多,，周轉(zhuǎn)時間從長達六個月減少到短短幾周,。

△整個電機的橫截面。（圖片：Additive Drives）

大眾汽車等公司已經(jīng)在制造電動汽車時采用了3D打印技術,，供應商Genesis等也采用了3D打印技術,。像Keracel這樣的行業(yè)下一代領導者也在改造電動汽車的電池，與其他3D打印固態(tài)電池制造商合作,。該領域的增材制造使得領先公司能夠加快電動汽車的發(fā)展,。