## Vidrios metálicos para motores eléctricos: Minimizando las pérdidas en el núcleo
Los motores eléctricos pierden eficiencia debido a las pérdidas por histéresis durante la remagnetización en materiales cristalinos. Investigadores de la Universidad de Saarland proponen reemplazarlos con vidrios metálicos: aleaciones amorfas sin estructura cristalina. Estos materiales minimizan la generación de calor, especialmente en motores de alta velocidad y compactos.
Las aleaciones tradicionales de hierro magnético blando con granos grandes son efectivas, pero cuando el campo magnético cambia en el estator, los dominios de Weiss encuentran defectos en la red cristalina. Esto provoca pérdidas en el núcleo proporcionales a la frecuencia de rotación del rotor. La estructura amorfa de los vidrios metálicos elimina tales barreras: los dominios magnéticos se reorientan libremente sin gasto de energía para superar los límites de grano.
Propiedades y producción de los vidrios metálicos
Los vidrios metálicos se forman enfriando rápidamente un fundido, "congelando" los átomos en un estado desordenado. Esto proporciona una resistencia superior al acero y bajas pérdidas coercitivas. Ralph Busch enfatiza: la ausencia de cristalitos permite que los dominios respondan al campo sin fricción.
La producción de piezas utiliza:
- Colada a presión para la producción en masa.
- Fabricación aditiva (L-PBF—fusión de lecho de polvo por láser) para geometrías complejas de rotores y estatores.
El proyecto de la UE "Additive Manufacturing of Amorphous Metals for Soft Magnetic Materials" está financiado con millones de euros. El avance clave son tres aleaciones resistentes a la cristalización durante la impresión 3D:
- Que se vitrifican fácilmente al enfriarse.
- Que conservan propiedades magnéticas blandas.
- Adecuadas para imprimir componentes funcionales de motores.
Optimización de L-PBF para aplicaciones industriales
La fusión de lecho de polvo por láser (L-PBF) requiere un control preciso de la temperatura para evitar la cristalización. El equipo de Busch trabaja en mejorar la reproducibilidad: optimizando parámetros del láser, composición del polvo y posprocesos. Esto permitirá escalar la producción sin perder la amorphousidad.
En pruebas de laboratorio, los vidrios metálicos muestran una reducción drástica en las pérdidas en comparación con alternativas nanocristalinas. Los próximos pasos incluyen prototipos de motores con núcleos impresos en 3D para validación bajo cargas reales.
Lo que importa
- Los vidrios metálicos amorfos eliminan las pérdidas por remagnetización gracias a la ausencia de cristalitos y la movilidad libre de los dominios de Weiss.
- L-PBF permite crear piezas complejas de estatores y rotores inaccesibles para métodos tradicionales.
- Tres aleaciones identificadas para impresión: resistentes a la cristalización, magnéticas blandas y resistentes.
- El proyecto de la UE se centra en la escalabilidad industrial de L-PBF.
- Potencial para motores miniatura de alta velocidad con eficiencia cercana al 100%.
— Editorial Team
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