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In elektrischen Maschinen werden zur Führung des magnetischen Flusses Eisenkerne aus voneinander isolierten, dünnen Elektroblechlamellen verwendet. Die weichmagnetischen Eigenschaften und der im Vergleich zu reinem Eisen erhöhte elektrische Widerstand dieses Werkstoffs sind essentiell für die Leistung und den Wirkungsgrad der Maschine. Bis zum fertigen Eisenkern beziehungsweise bis zum fertigen Antrieb durchläuft das Elektroband mehrere Fertigungsschritte. Durch das formgebende Schneiden werden die magnetischen Eigenschaften im Schnittkantenbereich beeinflusst, wodurch die Eisenverluste erhöht werden und die Polarisierbarkeit gesenkt wird. Darüber hinaus werden bei der Montage der Eisenkerne zusätzlich mechanische Spannungen in das Material eingebracht, was sich ebenfalls negativ auf die Performance der elektrischen Maschine auswirkt. Gegenstand dieser Arbeit ist die experimentelle Untersuchung der genannten Bearbeitungsverfahren auf die magnetischen Eigenschaften und Eisenverluste unter Berücksichtigung der Materialparameter wie Korngröße und Legierungsgehalt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der quantitativen vergleichenden Bewertung der unterschiedlichen Schneidverfahren. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen von makroskopischen mechanischen Spannungen, wie sie bei der Montage entstehen, und der Korrelation mit den Auswirkungen des Schneidprozesses. Bei den untersuchten Materialien handelt es sich um großtechnisch hergestellte Seriengüten, welche in elektrischen Antrieben von Hybrid- und E-Fahrzeugen eingesetzt werden. Um den Einfluss des Schneidens zu untersuchen wurde ein experimentelles Verfahren entwickelt, welches sowohl makro- als auch mikromagnetische Untersuchungen kombiniert. Zusätzlich wurden lichtmikroskopische Aufnahmen und Mikrohärtemessungen durchgeführt. Damit die Ergebnisse vergleichbar sind wurde für beide Untersuchungsarten dieselbe Probengeometrie in Form vom Ringkernen gewählt. Für die Untersuchung von makroskopischen Spannungen wurde die feldmetrische Methode mit Streifenproben verwendet, sodass die mechanische Spannung homogen über den Probenquerschnitt anliegt.
Soft magnetic Fe-Al alloys have been a subject of research in the past. However, they never saw the same reception in technical applications as the Fe-Si or Fe-Ni alloys, which is, to some extent, due to a low ductility level and difficulties in manufacturing. Additive manufacturing (AM) technology could be a way to avoid issues in conventional manufacturing and produce soft magnetic components from these alloys, as has already been shown with similarly brittle Fe-Si alloys. While AM has already been applied to certain Fe-Al alloys, no magnetic properties of AM Fe-Al alloys have been reported in the literature so far. Therefore, in this work, a Fe-12Al alloy was additively manufactured through laser powder bed fusion (L-PBF) and characterized regarding its microstructure and magnetic properties. A comparison was made with the materials produced by casting and rolling, prepared from melts with an identical chemical composition. In order to improve the magnetic properties, a heat treatment at a higher temperature (1300 °C) than typically applied for conventionally manufactured materials (850–1150 °C) is proposed for the AM material. The specially heat-treated AM material reached values (HC: 11.3 A/m; µmax: 13.1 × 103) that were close to the heat-treated cast material (HC: 12.4 A/m; µmax: 20.3 × 103). While the DC magnetic values of hot- and cold-rolled materials (HC: 3.2 to 4.1 A/m; µmax: 36.6 to 40.4 × 103) were not met, the AM material actually showed fewer losses than the rolled material under AC conditions. One explanation for this effect can be domain refinement effects. This study shows that it is possible to additively manufacture Fe-Al alloys with good soft magnetic behavior. With optimized manufacturing and post-processing, further improvements of the magnetic properties of AM L-PBF Fe-12Al may still be possible.