电动机中的金属玻璃：新材料

金属玻璃用于电动机：最小化铁芯损耗

电动机在晶体材料重磁化过程中因磁滞损耗而降低效率。萨尔兰大学的研究人员提出用金属玻璃——无晶体结构的非晶合金——取代它们。这些材料能最小化热量产生，尤其适用于高速和紧凑型电机。

传统的具有大晶粒的软磁铁合金效果很好，但当定子中的磁场发生变化时，魏斯畴会遇到晶格缺陷。这会导致铁芯损耗与转子旋转频率成正比。金属玻璃的非晶结构消除了此类障碍：磁畴可以自由重定向，而无需耗费能量克服晶界。

金属玻璃的性能与生产

金属玻璃通过快速冷却熔体形成，将原子“冻结”在无序状态中。这赋予了其优于钢的强度和低矫顽损耗。拉尔夫·布施强调：没有晶粒的存在，使得畴能无摩擦地响应磁场。

零件生产采用以下方法：

• 压力压铸用于大规模生产。
• 增材制造（L-PBF——激光粉末床熔融）用于复杂转子和定子几何形状。

欧盟项目“用于软磁材料的非晶金属增材制造”获得数百万欧元资助。关键突破是三种在3D打印过程中耐结晶的合金：

• 冷却时易于玻璃化。
• 保留软磁性能。
• 适合打印功能性发动机部件。

优化L-PBF用于工业应用

激光粉末床熔融（L-PBF）需要精确的温度控制，以防止结晶。布施团队正在改进可重复性：优化激光参数、粉末成分和后处理。这将实现生产规模化，同时保持非晶特性。

实验室测试显示，与纳米晶替代品相比，金属玻璃的损耗大幅降低。下一步是制造带有3D打印铁芯的电机原型，并在真实负载下进行验证。

要点

• 非晶金属玻璃由于无晶粒和魏斯畴的自由移动，消除了重磁化损耗。
• L-PBF 可制造传统方法无法实现的复杂定子和转子零件。
• 识别出三种适用于打印的合金：耐结晶、软磁且强度高。
• 欧盟项目聚焦于L-PBF的工业可扩展性。
• 适用于效率接近100%的高速微型电机。

— Editorial Team