通过粉末冶金减轻电机重量材料

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重量是当今几乎所有金属产品都要考虑的问题。值得注意的是,多年来汽车一直在严格控制饮食,而粉末冶金材料在其中发挥了重要作用。

正如跑车车主所知,减肥意味着更好的性能。对我们其他人来说,这意味着改善油耗,这就转化为成本的节约。

下面我们来看看在汽车和其他行业中,各种粉末金属材料是如何影响成品部件重量的。你会发现,在很多情况下,粉末金属(PM)是减肥的关键成分。记住,重量要花钱的。

(相关文章:选择粉末冶金材料第一部分:耐久性)

选择粉末冶金材料第2部分:重量

是什么促使公司减肥?

美国能源部的gov上网站告诉我们每增加100磅。每加仑汽油可以使汽车减少1%的行驶里程。这就导致了大量的燃油效率低下:

  • 对于一辆每加仑20英里的车…
  • 每年开一万两千英里……
  • 它每年要消耗600加仑的汽油。
  • 如果损失1%,每辆车每年损失6加仑。

听起来并不令人兴奋?如果你把这个数字乘以全世界每年生产的八千万辆汽车,那就是每年4.8亿加仑

当然,这并不是汽车轻型材料备受青睐的唯一原因。对于一些设计师来说,最主要的关注点是减少尾气排放通过燃烧更少的燃料——尤其是在美国以外的地方——你口袋里额外的汽油钱就是一笔奖金。

从锻造金属部件到粉末金属部件的典型转换可显著降低重量。如果你想一下锻造材料的密度是7.8克/摄氏度c,而典型粉末金属部件,7.0 g/cc。那就是减肥10% !

汽车行业并不是唯一对减重感兴趣的行业。但是其他应用程序呢?思考:

  • 电动马达
  • 运动控制系统
  • 在任何应用中,更轻的重量意味着更少的惯性和更低的能源消耗

粉末金属材料可以通过两种方式帮助你到达那里:

  • 它们可以被形成净形状。设计师可以只把材料放在需要的地方,而不受切削路径或金属流动的限制。
  • 粉末金属部件的密度小于固体金属。烧结金属颗粒之间的空隙会降低密度,因此粉末金属组件天生就比同等的铸造、锻造或机加工部件轻。

电动机粉末冶金

也许最令人兴奋的永磁减重应用之一就是电动机。传统汽车的机会非常多,还有其他的交通工具比如电动自行车和电动摩托车。

软磁复合材料SMCs是一种先进的材料,旨在扩大粉末冶金的3D形状制造能力,同时提供更高的磁性能。SMCs,当用于电动机时:

  • 降低铁芯总损耗
  • 考虑到更高的频率
  • 降低能源消耗

那是开胃菜,但这是主菜增加的密度和塑造的灵活性SMCs可以将电机的尺寸减小到30%。

想想用在电动自行车和e-scooters减肥真的很有效果。你肯定不想拖着一辆过重的自行车长途骑行。

SMCs可以极大地提高用于小型电子运输的非传统电机的性能。从材料和形状制作的角度来看,使用SMCs可以提高电机的设计性能:

  • 高20%的峰值扭矩
  • 高40%的恒转矩
  • 电池续航里程增加20%
  • 电机直径小20%

电动马达效率可能是轻质PM材料最酷的应用,但还有其他好处有待探索……

多孔粉末冶金材料的副作用

汽车工业工程师对粉末部件感兴趣的另一个原因是它们对“NVH”(噪声、振动、严肃)。粉末金属部件的多孔性降低了声音和振动——齿轮的完美设计。(作为证据,用你的指甲轻敲PM部件,注意它不像固体部件那样“响”。)

多孔性可以保留油用于润滑或过滤流体——这是考虑粉末冶金材料的又两个原因。

PM达到了设计目标…但是哪一个呢?

减轻重量是任何从事运动系统的工程师的首要任务。这包括电动机和驱动器,以及汽车和飞机。

粉末冶金材料可以帮助实现减重目标,并在过程中提高性能。汽车制造商和他们的供应商正在任何有意义的地方将零部件转换为PM,而且应用程序的清单还将继续增长。

最后,材料的选择是一个平衡性能和成本。利用PM的网络塑造能力可以给你最好的两个世界。PM提供了一些优势,但是在它当前的迭代中,它有些局限性。我们需要做些什么来超越这些限制?以下方法可以进一步降低铁芯损耗:

要了解更多关于粉末冶金和SMCs的新进展如何提高电机性能,请查看我们的电机设计工程师中心!


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主题:粉末冶金,材料,设计,属性,汽车


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