Hoogrenderende elektromotoren met aangepaste snelheidskoppels, bepaald door hun magnetische componenten, zijn essentieel voor duurzame, succesvolle elektrische auto-aandrijfconcepten. De techniek van de zachte magnetische kern speelt een sleutelrol in deze motoren, waar de belangrijkste zachte magnetische materialen die tegenwoordig worden gebruikt elektrisch staal zijn. Maar voor toepassingen met een hogere frequentie, zachte magnetische composieten (SMC's) zijn ook veelbelovende kandidaten.

Elk van de verschillende fasen van de motorconstructie, zoals rollen, ponsen, Laser snijden, of gloeien, beïnvloedt de microstructuur van het materiaal en kan leiden tot magnetische verliezen. Het begrijpen van de details van de microstructuur is van het grootste belang om een ​​hogere efficiëntie voor elektrische motoren te bereiken. Door het hoge toerental van tractieaandrijvingen, meer dan 5 procent van de geproduceerde elektrische energie gaat verloren als warmte.

In een artikel dat deze week in het tijdschrift is gepubliceerd AIP-vooruitgang , onderzoekers van de Universiteit van Aalen in Duitsland hebben een geavanceerde karakteriseringsmethode ontwikkeld om structurele kenmerken en veranderingen op microschaal tijdens productieprocessen nauwkeurig te onderzoeken met behulp van elektronen-terugverstrooiingsdiffractie (EBSD).

"Als je vervormingen hebt door machinale bewerking, het is een grote hulp om de vervormingen zichtbaar te maken, " Auteur en professor in de fysica van magnetische materialen aan de Aalen Universiteit Dagmar Goll zei. "Om dieper inzicht te krijgen in de structuur van het materiaal, elektronen-terugverstrooiingsdiffractie is echt nuttig. Bijvoorbeeld, korrelgrootte en vorm, textuur en mate van elastische spanningen en plastische vervormingen kan worden bepaald."

De auteurs vergeleken de effecten van verschillende machinale bewerkingen op de microstructuur van elektrisch staal. Tijdens het machinaal bewerken, de snijkant van het materiaal is beschadigd, het veranderen van de kristallografische structuur. "We hebben de verkeerde oriëntatie van korrels in het materiaal geëvalueerd. Dus in het geval van de snijkant, we evalueerden inhomogene gebieden met plastische vervormingen, " zei Goll. Hoewel deze kenmerken microscopisch zijn, het cumulatieve effect in de structuur van het materiaal leidt tot een verlies aan efficiëntie in het eindproduct.

"In het geval van poedermetallurgische zachte magnetische composieten, die een grotere mate van vrijheid mogelijk maken bij het ontwerp en de constructie van elektromotoren, we evalueerden het herkristallisatieproces tijdens de productie als een functie van de verdichtingsdruk, gloeiparameters en poederdeeltjesgrootte, ', zei auteur David Schuller.

"We verbeteren de verhouding tussen deeltjesgrootte en korrelgrootteverdeling van het materiaal, " zei hij. "Afhankelijk van de gloeitemperatuur, we kunnen de korrelgroei en herkristallisatie controleren om de magnetische eigenschappen aan te passen en de magnetische verliezen te minimaliseren."

De door Schuller en collega's ontwikkelde methodologie biedt een nieuwe tool om precies te zien hoe, waar en in welke mate de kristalstructuur wordt verstoord in bewerkingsprocessen en kan worden hersteld tijdens het gloeien. Hun resultaten laten zien dat EBSD een krachtige en veelzijdige karakteriseringstechniek is voor het onderzoeken en afstemmen van zachte magnetische materialen.