Výzkumnéaktivity

Pokročilé magnetické systémy

Abstrakt:
Cílem je výzkum a vývoj vysoce efektivních strukturovaných magnetických obvodů potlačujících vířivé proudy s využitím metody 3D kovového tisku. Tato technologie má potenciál zvýšit účinnost a snížit hmotnost elektromotorů a aktuátorů.

Cíle výzkumu:

  • Vývoj strukturovaných magnetických obvodů potlačujících vířivé proudy metodou 3D kovového tisku.

  • Vývoj vysoce efektivních elektrických motorů a aktuátorů s využitím aditivní výroby.

Specifikace výzkumu:
V roce 2017 si výzkumný tým nechal patentovat inovativní technologii strukturovaného magnetického obvodu. Tato průlomová metoda konstrukce a materiálové skladby magnetického obvodu vede ke snížení energetických ztrát, snížení hmotnosti a zvýšení mechanické pevnosti. Metoda je založena na malých ferromagnetických prutech, které jsou orientovány ve směru magnetických siločár a vzájemně elektricky izolovány. Tento typ obvodu je zamýšlen pro výrobu pomocí kovového 3D tisku. Inovace má význam zejména pro transformátory, elektromagnetické aktuátory a motory, kde je kritická účinnost a hmotnost. Vzhledem k tomu, že elektromotory spotřebovávají zhruba 65 % celosvětové spotřeby elektrické energie, i malé zvýšení účinnosti, například o 1 %, vede k obrovským energetickým úsporám. Vývoj pokročilých magnetických obvodů s využitím 3D tisku kovů proto rychle nabírá na významu a má potenciál stát se klíčovou technologií v budoucím vývoji a výrobě elektromotorů.

Významný úspěch představuje vývoj rotoru elektromotoru za použití strukturovaného magnetického obvodu. Podařilo se dosáhnout snížení jeho hmotnosti o 13 % a snížení momentu setrvačnosti o 11 % při zachování stejného kroutícího momentu. Rotor byl vyroben z čistého železa pomocí kovového 3D tisku. Existuje značný potenciál pro další zlepšení těchto vlastností použitím FeSi či FeCo.

V současnosti se tým zaměřuje na vývoj nové generace radiálních motorů využívajících strukturované magnetické obvody.

Publikace:
KUBÍK, M.; STRECKER, Z.; ROUPEC, J.; MAZŮREK, I.; MACHÁČEK, O.; PALOUŠEK, D.; KOUTNÝ, D.; VUT v Brně: Skeleton for magnetic core and method for manufacturing the same. EP3373311, patent, 2022.

PALOUŠEK, D.; STRECKER, Z.; HUZLÍK, R.; Vysoké učení technické v Brně: Rotor with structured geometry to improve the parameters of electric rotating machines. 35254, užitný vzor, 2021.

STRECKER, Z.; KUBÍK, M.; VÍTEK, P.; ROUPEC, J.; PALOUŠEK, D.; ŠREIBR, V. Structured magnetic circuit for magnetorheological damper made by selective laser melting technology. SMART MATERIALS & STRUCTURES, 2019, vol. 28, no. 55016, p. 1-13. ISSN: 0964-1726. http://dx.doi.org/10.1088/1361-665X/ab0b8e

Partneři a spolupráce:
MGM Compro, Růžová 307, 763 02 Zlín 4, Česká republika.

Baumüller Brno s.r.o., Skalice nad Svitavou 72, 679 01 Skalice nad Svitavou, Česká republika.

Projekty:
Národní centrum kompetence Mechatroniky a chytrých technologií pro strojírenství (NCK MESTEC), Technologická agentura ČR – Národní centra kompetence 1, TN01000071, 2019-2022.

Kontaktní osoba:
Ing. Zbyněk Strecker, Ph.D.