Additive Drives：電動(dòng)汽車3D打印繞組技術(shù)

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(jìn)“電動(dòng)機(jī)”�，F(xiàn)在，借助新的3D打印繞組和線圈，Additive Drives工程團(tuán)隊(duì)能夠通過在設(shè)計(jì)和工程方面優(yōu)秀的“重新思考”來提高電動(dòng)機(jī)（以及電動(dòng)汽車）的效率——將電動(dòng)機(jī)提升到一個(gè)新的水平。Additive Drives為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的下一階段提供動(dòng)力：用于電動(dòng)機(jī)的高效3D打印繞組。

雖然傳統(tǒng)制造會(huì)產(chǎn)生典型的圓線繞組，但與3D打印線圈相比，Additive Drives團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，新設(shè)計(jì)作為熱源發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，散熱得到了改善，解決了一個(gè)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(dòng)機(jī)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(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和電磁學(xué)，其設(shè)計(jì)必須緊湊，甚至“優(yōu)雅”考慮，因?yàn)楣ぷ骺臻g很小，所以會(huì)導(dǎo)致重新設(shè)計(jì)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(dāng)今眾多行業(yè)，新零件可能會(huì)以區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)的前所未有方式創(chuàng)新或改進(jìn)。雖然3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域以及航空航天、建筑等領(lǐng)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(shí)惠、重量更輕的零件。重量但更堅(jiān)固，并且可以輕松調(diào)整以適應(yīng)幾乎任何設(shè)計(jì)規(guī)格。

由于導(dǎo)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(shí)銅的量增加，電阻更小。

“可變形狀也有利于散熱，因?yàn)槊扛鶎?dǎo)線都與線圈的所謂疊片鐵芯熱接觸，因此沒有熱點(diǎn)，” Jung說�！翱傮w而言，發(fā)動(dòng)機(jī)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(dǎo)體都位于下方和上方導(dǎo)體之間的空間中。銅填充因子約為 45%（圖片：Additive Drives）

△3D 打印單個(gè)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(shè)計(jì)的 3D 打印發(fā)夾式繞組：

△從牽引驅(qū)動(dòng)到電氣化輔助裝置

發(fā)夾是電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)。矩形銅排取代了纏繞的銅線。該過程比傳統(tǒng)繞線電機(jī)更容易自動(dòng)化，并且在汽車領(lǐng)域特別受歡迎，因?yàn)樗�可以顯著縮短生產(chǎn)時(shí)間。

按原樣打印
由于我們極快的原型實(shí)施，我們能夠?qū)�測量結(jié)果實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)可針對小型、中型和大型系列進(jìn)行擴(kuò)展。幾何設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)——在參考項(xiàng)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(dòng)機(jī)的整個(gè)開發(fā)和實(shí)施過程中為客戶提供支持，從粗略設(shè)計(jì)到熱和電磁3D模擬，再到3D構(gòu)造和生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了新型的發(fā)夾式概念�？傮w而言對于電動(dòng)機(jī)，3D 打印行業(yè)的大部分改進(jìn)都圍繞著處理高溫的改進(jìn)而展開，繞組等零件的生產(chǎn)速度也快得多，周轉(zhuǎn)時(shí)間從長達(dá)六個(gè)月減少到短短幾周。

△整個(gè)電機(jī)的橫截面。（圖片：Additive Drives）

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