對于給定的扭矩,定制電機(jī)的尺寸可以更小,重量也可以更輕。(圖片來源:Mirmex Motor)
來自比利時的科學(xué)家,借助人工智能技術(shù),成功開發(fā)出一種微電機(jī)繞線技術(shù),從而顯著提升電機(jī)的性能。
新興的工業(yè)科技企業(yè)和機(jī)電一體化領(lǐng)域的先驅(qū)者,Mirmex Motor,發(fā)明了一種能夠生產(chǎn)高功率密度電動微電機(jī)繞組的創(chuàng)新方式。這些微電機(jī)由柔性印刷電路組成,并采用人工智能(AI)進(jìn)行研發(fā)。相較于傳統(tǒng)的微電機(jī),它們的緊湊性提升了50%,性能增長了70%。相比那些使用傳統(tǒng)銅線繞組的電機(jī),這些微電機(jī)的熱損失減少了三分之二,組裝速度提高了10倍。
這種微電機(jī)特別適用于高性能工業(yè)和精密電動外科手術(shù)工具以及主動假肢的制造,可以通過專門的軟件進(jìn)行全面定制。據(jù)該公司表示,該技術(shù)極大地簡化了電機(jī)生產(chǎn),因此可以縮短制造時間,并減少使用傳統(tǒng)銅線圈在制造過程中所需的模具成本。
“如今,微電機(jī)無處不在,無論是無人駕駛飛機(jī)還是手術(shù)設(shè)備和機(jī)器人,都離不開微電機(jī)。對微型電機(jī)的需求也在持續(xù)增長?!盡irmex Motor 的首席科學(xué)顧問 Bruno Dehez 教授說:“這類電機(jī)的性能在很大程度上取決于其銅線圈的設(shè)計(jì)。為了取得最優(yōu)性能,電機(jī)的繞組需要特別長,纏繞起來非常復(fù)雜。許多線圈在原型設(shè)計(jì)階段仍然需要手工組裝。”
這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在無槽永磁電機(jī)上,無論是作為同步電機(jī)還是無槽無刷直流(SBLDC)電機(jī)。這些設(shè)備已經(jīng)存在了40年,但是在這段時間里并沒有出現(xiàn)太大的創(chuàng)新。雖然傳統(tǒng)的高性能線圈的設(shè)計(jì)、操作和制造過程非常復(fù)雜,但是該公司的創(chuàng)新成功滿足了用戶對于更高性能和便攜性的需求。
Mirmex的首席技術(shù)官Fran?ois Baudart博士表示:“歷史上使用的生產(chǎn)機(jī)器是為特定類型的線圈或單一應(yīng)用設(shè)計(jì)的。這種復(fù)雜的過程會降低原型設(shè)計(jì)和制造的速度,造成高昂的成本并缺乏靈活性。由于微電機(jī)主要應(yīng)用在需要創(chuàng)新和進(jìn)步的領(lǐng)域,因此我們必須找到更好的解決方案?!?/p>
這項(xiàng)技術(shù)是比利時魯汶天主教大學(xué)(UCLouvain)自2013年開始的多年研究成果。2017年,研究團(tuán)隊(duì)成立了Mirmex Motor,繼續(xù)推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā),并從本地投資者和歐洲聯(lián)盟委員會那里籌集了數(shù)百萬歐元的資金和補(bǔ)貼。
線圈繞制的方式并非單獨(dú)繞制線圈,而是在柔性印刷電路板(PCB)上創(chuàng)建并打印。這種專有的圖案采用人工智能算法設(shè)計(jì),完成繞制后,重疊的層形成了電動機(jī)的繞組。
經(jīng)過深入的研究,該公司已經(jīng)可以實(shí)施自動化的流程來創(chuàng)建繞組拓?fù)?,并?yàn)證了在柔性材料上打印的繞組圖案優(yōu)于傳統(tǒng)方式。這些在柔性電路上制作的線圈顯著提高了電機(jī)的性能。
通過改變導(dǎo)體的尺寸、圖案、厚度或連接方式,可以實(shí)現(xiàn)更好的線圈,從而提升微電機(jī)的性能。理想的電機(jī)設(shè)計(jì)取決于其具體的應(yīng)用場景、環(huán)境和限制。這種軟件能夠根據(jù)具體情況開發(fā)出最佳的組合,并且由于其高度的靈活性和設(shè)計(jì)自由度,可以輕松地適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場景。
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