近日,明尼蘇達(dá)州圣托馬斯大學(xué)的研究人員用一臺(tái)FDM 3D打印機(jī)制造出一個(gè)更有效的甜甜圈狀變壓器鐵芯,這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》,題為《3D打印磁性聚合物復(fù)合材料變壓器》。
鐵芯是變壓器中的主要磁路部分,它和繞在其上的線圈組成一個(gè)完整的電磁感應(yīng)系統(tǒng)。變壓器傳輸功率的大小取決于鐵芯的材料和橫截面積。
在此次研究中,研究人員旨在探索用3D打印來(lái)制造復(fù)雜的鐵芯形狀,以提高其效率。此外,研究人員認(rèn)為,新的變壓器鐵芯制造工藝也可能降低成本。
根據(jù)這項(xiàng)研究,“一個(gè)像面包圈一樣的環(huán)形幾何形狀理論上能讓變壓器的效率最高,因?yàn)檫@樣的形狀能讓封閉的磁通量最大化?!比欢?,由于制造成本的限制,變壓器往往采用一種低效率的形狀。為了改變這種狀況,研究人員借助3D打印輕松制造出復(fù)雜的形狀。
鐵芯測(cè)試:左側(cè)為繞線鐵芯,右側(cè)是鐵芯本身(a)商業(yè)鐵芯(b)跟商業(yè)鐵芯形狀相同的3D打印鐵芯(c)3D打印環(huán)形鐵芯
他們使用Proto-Pasta的“生銹磁鐵(Rustable Magnetic Iron)”線材——一種用注入鐵的PLA線材,和一臺(tái)gCreate-gMax 3D打印機(jī)制造出環(huán)形形狀。線材在210攝氏度下擠出,復(fù)合PLA材料提供了磁性元素。
研究論文總結(jié)說(shuō),因其形狀,3D打印鐵芯確實(shí)是有效的。然而,一些其他因素可以?xún)?yōu)化其磁性。研究人員特別解釋說(shuō),若想讓3D打印變壓器鐵最有效,必須要有一個(gè)高填充因子和一個(gè)高濃度的磁性顆粒。
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