Additive Drives：电动汽车3D打印绕组技术

来源：Additive Drives

Additive Drives2020年成立，总部位于德国德累斯顿，一直在性能方面改进“电动机”。现在，借助新的3D打印绕组和线圈，Additive Drives工程团队能够通过在设计和工程方面优秀的“重新思考”来提高电动机（以及电动汽车）的效率——将电动机提升到一个新的水平。Additive Drives为驱动系统发展的下一阶段提供动力：用于电动机的高效3D打印绕组。

虽然传统制造会产生典型的圆线绕组，但与3D打印线圈相比，Additive Drives团队发现，新设计作为热源发挥了至关重要的作用，散热得到了改善，解决了一个常见的（以前是限制性的）问题。

董事总经理 Jakob Jung 在最近的一次采访中解释说，虽然电动机可能看起来很基本，但内部有很多部分在起作用，包括热力学、结构力学和电磁学，其设计必须紧凑，甚至“优雅”考虑，因为工作空间很小，所以会导致重新设计工程和部件的放置。

△Jakob Jung 是 Additive Drives 的董事总经理。（图片：Additive Drives）

随着3D打印改变当今众多行业，新零件可能会以区别于传统技术的前所未有方式创新或改进。虽然3D打印技术在医疗领域以及航空航天、建筑等领域受到了巨大影响，但汽车行业也已经收获了无数好处——而且它们不断涌现，并能够制造出更实惠、重量更轻的零件。重量但更坚固，并且可以轻松调整以适应几乎任何设计规格。

由于导体、工艺和几何形状必须匹配，因此传统绕组往往受到限制并且难以完美。通过 Additive Drives 创建的新程序和定制的激光熔化系统，能够防止空隙和凹槽不合适的问题，填充凹槽时铜的量增加，电阻更小。

“可变形状也有利于散热，因为每根导线都与线圈的所谓叠片铁芯热接触，因此没有热点，” Jung说。“总体而言，发动机的输出功率最多可提高45%。”

△经典圆线绕组的横截面：每根导体都位于下方和上方导体之间的空间中。铜填充因子约为 45%（图片：Additive Drives）

△3D 打印单个线圈的横截面：使用选择性激光熔化工艺制造，每圈都可以调整，以便尽可能有效地利用可用的槽区域。铜填充因子约为 65%（图片：Additive Drives）

△最后的绕组，由 3D 打印线圈组成（图片：Additive Drives）

用于原型和高性能系列的全新设计的 3D 打印发夹式绕组：

△从牵引驱动到电气化辅助装置

发夹是电动机领域的一项新技术。矩形铜排取代了缠绕的铜线。该过程比传统绕线电机更容易自动化，并且在汽车领域特别受欢迎，因为它可以显着缩短生产时间。

按原样打印
由于我们极快的原型实施，我们能够将测量结果实时反馈到模拟中，从而确保所需的操作特性并提高质量保证。我们的设计可针对小型、中型和大型系列进行扩展。几何设计和材料参数与常规制造一致。

打印优化
3D 打印允许新的发夹几何形状。特别是，绕组头可以从根本上重新设计——在参考项目中，我们能够将绕组头悬垂部分减半。这意味着在相同的安装空间内可以容纳多出 30% 的扭矩。

Additive Drives在电动机的整个开发和实施过程中为客户提供支持，从粗略设计到热和电磁3D模拟，再到3D构造和生产，实现了新型的发夹式概念。总体而言对于电动机，3D 打印行业的大部分改进都围绕着处理高温的改进而展开，绕组等零件的生产速度也快得多，周转时间从长达六个月减少到短短几周。

△整个电机的横截面。（图片：Additive Drives）

大众汽车等公司已经在制造电动汽车时采用了3D打印技术，供应商Genesis等也采用了3D打印技术。像Keracel这样的行业下一代领导者也在改造电动汽车的电池，与其他3D打印固态电池制造商合作。该领域的增材制造使得领先公司能够加快电动汽车的发展。