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)制造會產生典型的圓線繞組，但與3D打印線圈相比，Additive Drives團隊發(fā)現，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)也已經收獲了無數好處——而且它們不斷涌現，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時間。

按原樣打印
由于我們極快的原型實施，我們能夠將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，我們能夠將繞組頭懸垂部分減半。這意味著在相同的安裝空間內可以容納多出 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，實現了新型的發(fā)夾式概念。總體而言對于電動機，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，繞組等零件的生產速度也快得多，周轉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。