德国TTB LB项目 – 轻量化高速旋转电动机的高效制造

德赢轻量化技术

德国联邦轻量化技术转移计划项目

项目名称：ATREA - 资源高效型高速异步驱动器支撑结构的增材制造

项目资助时间：*开通会员可解锁* – *开通会员可解锁*

资助金额：110万欧元

背景

电动汽车面临着尽可能提高能源效率、节约资源和增强性能的挑战。其中，驱动技术尤其具有挑战性。到目前为止，永磁电机仍然占主导地位，但它们对稀土元素的依赖在生态和地缘政治方面都存在问题。异步电机（ASM）被认为是一种坚固且经济实惠的替代方案，但在高转速下，它们很快就会达到技术极限。与此同时，对性能和资源效率的要求也在不断提高。这正是 ATREA 项目的切入点。该项目的目标是通过新的设计方法和现代制造技术，使电动驱动装置具备未来竞争力。

目标

研究人员希望进一步开发用于高速驱动装置（例如电动汽车）的异步电机，从而以环保的方式充分发挥电动汽车的潜力。为此，他们将两种关键技术相结合。一种是可承受机械负荷的 3D 支撑结构的增材制造技术。另一方面，铜压铸技术用于转子——即电动机中产生运动电力的旋转部件。这种结合将带来新一代更轻、更高效、更可持续的电动机。该项目不仅关注提高功率密度（即以更少的质量产生更大的动力），还关注降低材料成本和避免使用稀土等关键原材料。项目团队希望证明，带铜转子的异步电机是当前标准驱动装置的替代方案。通过结合创新材料、定制设计和新的制造工艺，研究人员致力于打造出可量产的解决方案。

路径

一方面，研究人员通过增材制造结构来加强异步电机中承受特别大机械应力的区域，例如转子环。这些结构不仅必须能够承受每分钟超过 21,000 转的高离心力，还必须具有最佳的电磁和热设计。另一方面，他们进一步开发了铜压铸工艺，使其能够与增材制造部件精确结合。在此过程中，他们重点关注了最佳模具设计、材料凝固时的行为以及工艺技术要求等问题。该团队通过大量测试对各种材料组合进行了测试，并借助模拟对它们进行了评估。测试结果被用于优化结构设计和新型制造工艺。

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