Ученые Уральского федерального университета представили технологию 3D-печати магнитных систем для электродвигателей. Они уже создали работающие прототипы для компьютерной техники и в перспективе планируют печатать большие системы.
На текущем этапе физики параллельно отрабатывают технологию на готовых к применению изделиях и создают сегменты большого цилиндра Хальбаха.
Один известный итальянский автопроизводитель разрабатывает автомобиль Elettrica, в котором ротор двигателя будет представлять собой массив Хальбаха. Эта сборка применяется в тех случаях, когда необходимо получать наибольшую мощность при минимальной массе, но достаточно сложна и дорога в изготовлении и в области «стыков» магнитов имеет резкие изменения индукции. Разрабатываемая технология позволит создать плавный поворот намагниченности, а не резкий, как это бывает в случае сборки из отдельных магнитов. Как показывают расчеты, плавный поворот намагниченности приводит к увеличению КПД и удельной мощности двигателя. На сегодня плавный поворот намагниченности еще никто экспериментально не получил, потому что еще нет таких технологий. 3D-печать — это одно из решений, которое позволит напечатать систему сразу. Мы такой массив Хальбаха тоже планируем напечатать.
Для масштабирования технологии ученым УрФУ необходимо решить несколько задач. Первую уже преодолели — адаптировали процесс печати под существующие магнитные порошки, которые отличаются от сферических порошков для мелких деталей.
Ключевая задача — создание специализированного принтера для больших цилиндров Хальбаха. Эту работу ведут совместно с «Росатом Аддитивными Технологиями», которые разработают оборудование под требования ученых. Как отмечает Алексей Волегов, предстоит также определить оптимальные параметры ротора, статора и количество полюсов. Несмотря на сложность проекта, исследователи уверены в его реализации и возможности печатать компоненты для электродвигателей нового поколения.
Потенциальным заказчиком может выступить топливная компания «ТВЭЛ». По оценкам специалистов, разработка позволит снизить вес двигателя на 20%, температуру работы — на 50–80 градусов, а также увеличить КПД на 5–7%. Серийное производство двигателей с такими магнитами может быть налажено через 5–9 лет.
Ранее Наука Mail писала о том, что в МФТИ создали уникальный испытательный электробагги.
