Permanente magneten voor elektromotoren sneller produceren met cold spray technologie

De National Research Council of Canada (NRC) meldt permanente magneten voor elektromotoren te hebben geproduceerd met behulp van cold spray additieve productie. Deze productietechniek maakt het mogelijk permanente magneten sneller te produceren, waardoor de magneten goedkoper kunnen worden geproduceerd. Daarnaast maakt de productiemethode nieuwe ontwerpen van permanente magneten met complexere vormen mogelijk.

De werking van een elektromotor is gebaseerd op elektromagnetisme. De motor bestaat uit een stator en een rotor voorzien van een aantal spoelen. Deze spoelen draaien in een magnetisch veld dat wordt opgewekt met behulp van twee permanente magneten. Door de krachtwerking van de magnetische polen op elkaar gaat de rotor in de elektromotor draaien. 

Productie van magneten

De magneten voor elektromotoren worden doorgaans geproduceerd via processen als poederverdichting voor gesinterde magneten of spuitgieten voor gebonden magneten. Bij deze processen worden eerst de magneten geproduceerd en vormgegeven, waarna deze worden geassembleerd tot een eindproduct. Cold spray additieve productie versnelt dit proces door deze verschillende stappen samen te voegen in één proces. 

Bij cold spray additieve productie wordt een fijn poeder in een gasstroom met een hoge snelheid op een materiaal gespoten, in dit geval de binnenzijde van een cilinder. Het poeder blijft hierdoor op het materiaal achter, wat het mogelijk maakt laag voor laag een object op te bouwen. Door dit proces met grote precisie door een industriële robot uit te laten voeren, is het mogelijk met behulp van cold spray additieve productie complexe vormen te creëren. 

Voordelen van cold spray technologie

In verhouding met andere productiemethode heeft cold spray technologie een aantal belangrijke voordelen. Zo kunnen permanente magneten met behulp van de technologie sneller worden geproduceerd; de NRC meldt dat per uur meerdere kilo’s magneten te kunnen produceren. Daarnaast levert de productiemethode magneten op met intrinsieke mechanische eigenschappen die volgens de NRC superieur zijn aan die van conventionele magneten. Zo is de hechting van het magnetisch materiaal aan een component zeer sterk, aangezien het materiaal rechtstreeks op dit component wordt gespoten. Assemblage is hierdoor niet nodig. 

Daarnaast zijn magneten geproduceerd via cold spray additieve productie minder broos dan gesinterde magneten. Deze eigenschap maakt het eenvoudiger de magneten machinaal te bewerken. Ook levert cold spray additieve productie magneten op die warmte beter geleiden dan traditionele magneten, waardoor de temperatuur van het materiaal beter kan worden beheerd. De magneten zijn bestand tegen zowel corrosie als oxidatie, wat de levensduur van de magneten vergroot. 

Compactere en beter presenterende motoren

“Deze technologie maakt de creatie van compactere, beter presterende motoren voor de toekomst mogelijk en effent de weg voor het bouwen van volledige motoren met behulp van cold spray technologie, wat significante voordelen biedt zoals kostenbesparingen, beter thermische beheer en meer complexe geometrie en functionaliteiten”, legt Fabrice Bernier, een onderzoeker van de NRC, uit. 

In een video is te zien hoe de onderzoekers met behulp van cold spray technologie een permanente magneet aanbrengen op de binnenzijde van een cilinder. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een industriële robot. 

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: National Research Council of Canada
Bron foto: Pixabay / PIRO4D