Högeffektiva elmotorer med skräddarsydda varvtal, bestäms av deras magnetiska komponenter, är avgörande för hållbarhet, framgångsrika koncept för eldrivna bilar. Mjuk magnetisk kärnteknik spelar en nyckelroll i dessa motorer, där de viktigaste mjuka magnetiska materialen som används idag är elektriska stål. Men för applikationer med högre frekvens, mjuka magnetiska kompositer (SMC) är också lovande kandidater.

Var och en av de olika stadierna av motorbyggnad, som att rulla, stansning, laserskärning, eller glödgning, påverkar materialets mikrostruktur och kan leda till magnetiska förluster. Att förstå detaljerna i mikrostrukturen är av största vikt för att nå högre effektivitet för elektriska motorer. På grund av den höga rotationshastigheten för dragkörningsenheter, mer än 5 procent av den elektriska energin som produceras går förlorad som värme.

I en artikel publicerad i veckan i tidningen AIP Advances , forskare vid universitetet i Aalen i Tyskland skapade en avancerad karakteriseringsmetod för att noggrant undersöka mikroskala strukturella egenskaper och förändringar under tillverkningsprocesser med elektronbackspridningsdiffraktion (EBSD).

"När du har deformationer från bearbetning, det är en stor hjälp att synliggöra deformationerna, "författare och professor i fysik för magnetiska material vid Aalen University, säger Dagmar Goll." För att få djupare inblick i materialets struktur, elektronbackspridningsdiffraktion är verkligen användbar. Till exempel, kornstorlek och form, textur och grad av elastiska stammar och plastiska deformationer kan bestämmas. "

Författarna jämförde effekterna av olika bearbetningstyper på mikrostrukturen av elektriskt stål. Under bearbetningen, materialets framkant är skadad, ändra den kristallografiska strukturen. "Vi utvärderade felorienteringen av korn i materialet. Så när det gäller framkant, vi utvärderade inhomogena områden med plastiska deformationer, "Goll sa. Även om dessa egenskaper är mikroskopiska, den kumulativa effekten i materialets struktur ger en förlust av effektivitet i slutprodukten.

"När det gäller pulvermetallurgiska mjuka magnetiska kompositer, som möjliggör en högre grad av frihet vid konstruktion och konstruktion av elektriska motorer, vi utvärderade omkristallisationsprocessen under tillverkningen som en funktion av komprimeringstryck, glödgningsparametrar och pulverpartikelstorlek, sa författaren David Schuller.

"Vi förbättrar förhållandet mellan partikelstorlek och kornstorleksfördelning av materialet, "sa han." Beroende på glödgningstemperaturen, vi kan kontrollera spannmålstillväxt och omkristallisation för att skräddarsy de magnetiska egenskaperna och minimera de magnetiska förlusterna. "

Metoden som utvecklats av Schuller och kollegor ger ett nytt verktyg för att se exakt hur, var och i vilken utsträckning den kristallina strukturen störs vid bearbetningsprocesser och kan återvinnas under glödgning. Deras resultat visar att EBSD är en kraftfull och mångsidig karaktäriseringsteknik för att undersöka och skräddarsy mjuka magnetiska material.