Исследователи из Саарланда применяют детали электродвигателей из металлического стекла для уменьшения потерь железа

Исследователи из Саарландского университета объявили о разработке богатых железа аморфных сплавов, изготовленных из компонентов электродвигателей. Эти детали могут уменьшить потери на перемагничивание за счёт того, что устраняют кристаллическую микроструктуру, вызывающую накопление тепла и внутренние трения в обычно используемых мягких магнитных материалах.

Данный исследовательский проект сосредоточен на замене крупнозернистых кристаллических сплавов железа, которые используются в роторах и статорах. Вместо них предлагается использовать металлические стёкла с содержанием в них железа 70-80%.

Как отмечает профессор Ральф Буш, потери в стандартных двигателях возрастают, поскольку магнитные поля многократно меняют направление и заставляют микроскопические магнитные домены переориентироваться внутри кристаллической решетки, из-за чего создаются потери на гистерезис.

Отсутствие кристаллитов позволяют этим магнитным областям более свободно переориентироваться. Как утверждают учёные, это существенно снижает тепловыделение и потери железа.

Команда исследователей заявила о нахождении трёх составов сплавов, устойчивых к кристаллизации. Они соответствуют требованиям аддитивного производства и использования в двигателях. Их получают путём лазерного спекания порошка. По этой технологии порошок расплавляется лазером и наращивается слоями, толщина которых примерно 50 мкм. При этом образуются полностью аморфные детали двигателя без разрушения кристаллитов.

Как утверждают исследователи, данный подход может увеличить эффективность таких устройств, как дроны и электросамокаты, а также другие небольшие электрические приводы. Это позволит избежать использования критически важных легирующих элементов. Например, кобальта.

Как отметил профессор Маттиас Ниенхаус, главной задачей сейчас является разработка технологического процесса таким образом, чтобы он надёжно функционировал в промышленных масштабах.

Эта исследовательская работа проводилась в рамках проекта AM2SoftMag, стоимость которого составляет 3,5 млн евро. Финансирование было предоставлено в рамках программы Horizon Europe Pathfinder Open Европейского инновационного совета. 3D-печатью магнитных компонентов занималась компания Heraeus AMLOY.