Revolučné elektromotory z kovového skla dramaticky zvýšia dojazd elektromobilov

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Amorfné kovy odstraňujú energetické straty v malých motoroch.

• 3D tlač umožňuje výrobu statorov s hrúbkou 50 um.

• Materiál je pevnejší ako oceľ a neobsahuje drahý kobalt.

Vedci zo Sárskej univerzity v Nemecku vyvíjajú novú generáciu elektromotorov, ktoré využívajú unikátne vlastnosti kovového skla. Kľúčom k úspechu je neusporiadaná amorfna štruktúra atómov, ktorá na rozdiel od bežnej ocele postráda kryštálovú mriežku.

V tradičných motoroch vznikajú takzvané hysterézne straty v železe, pretože magnetické domény musia pri každom cykle prekonávať vnútorné trenie. Kovové sklo umožňuje magnetickým oblastiam voľne meniť orientáciu, čo dramaticky znižuje hysterézne straty a zahrievanie. Vďaka tomu motory fungujú efektívnejšie a nevyžadujú také intenzívne chladenie ako ich predchodcovia.

^{Zdroj foto: Gerhild Sieber/UdS}

Výroba týchto dielov prebieha pomocou 3D tlače metódou laserového tavenia v práškovom lôžku (L-PBF). Táto technológia nanáša vrstvy s extrémne malou hrúbkou, čím umožňuje vytvárať komplexné geometrie rotorov a statorov. Rýchle ochladzovanie laserom, zabezpečuje, že materiál si zachová svoju sklovitú štruktúru bez kryštalizácie.

Výskum ukázal, že pridanie časových oneskorení o dĺžke 50 ms medzi laserovými stopami výrazne zvyšuje podiel amorfnej fázy. Tieto prestávky umožňujú materiálu vychladnúť a zabraňujú opätovnej kryštalizácii v tepelne ovplyvnenej zóne. Výsledkom sú diely s nízkou koercivitou a vysokou magnetickou permeabilitou, ktoré prekonávajú tradičné plechy z kremíkovej ocele.

Zdroj foto: Gerhild Sieber/UdS

Nové zliatiny neobsahujú environmentálne kritické prvky ako kobalt, čo prispieva k udržateľnosti výroby. Použitie amorfného železa umožňuje znížiť celkovú hmotnosť motorov a predĺžiť životnosť batérií v mobilných zariadeniach.  

V priebehu nasledujúcich 10 až 15 rokov sa očakáva rozšírenie tejto technológie aj do veľkých dopravných prostriedkov. Plne elektrické vlaky, autobusy a lietadlá by mohli využívať tieto tiché a efektívne pohony na zníženie hlučnosti v mestách. Kovové sklo tak predstavuje prelom v metalurgii, ktorý spája pevnosť kovu s energetickou eleganciou skla.

Inžinieri momentálne pracujú na dosiahnutí ešte vyššej hustoty dielov, ktorá by mala presiahnuť súčasných 89 % pri zachovaní amorfnosti. Aditívna výroba amorfného železa otvára dvere k dizajnom, ktoré boli s tradičnými plechmi technicky nerealizovateľné.  

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Použitie kovového skla v elektromotoroch dramaticky zvyšuje energetickú účinnosť a predlžuje dojazd batériových vozidiel.

Zdroj: newatlas.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu