對于給定的扭矩,定制電機的尺寸可以更小,重量也可以更輕。(圖片來源:Mirmex Motor)
來自比利時的科學家,借助人工智能技術,成功開發出一種微電機繞線技術,從而顯著提升電機的性能。
新興的工業科技企業和機電一體化領域的先驅者,Mirmex Motor,發明了一種能夠生產高功率密度電動微電機繞組的創新方式。這些微電機由柔性印刷電路組成,并采用人工智能(AI)進行研發。相較于傳統的微電機,它們的緊湊性提升了50%,性能增長了70%。相比那些使用傳統銅線繞組的電機,這些微電機的熱損失減少了三分之二,組裝速度提高了10倍。
這種微電機特別適用于高性能工業和精密電動外科手術工具以及主動假肢的制造,可以通過專門的軟件進行全面定制。據該公司表示,該技術極大地簡化了電機生產,因此可以縮短制造時間,并減少使用傳統銅線圈在制造過程中所需的模具成本。
“如今,微電機無處不在,無論是無人駕駛飛機還是手術設備和機器人,都離不開微電機。對微型電機的需求也在持續增長。”Mirmex Motor 的首席科學顧問 Bruno Dehez 教授說:“這類電機的性能在很大程度上取決于其銅線圈的設計。為了取得最優性能,電機的繞組需要特別長,纏繞起來非常復雜。許多線圈在原型設計階段仍然需要手工組裝。”
這項技術主要應用在無槽永磁電機上,無論是作為同步電機還是無槽無刷直流(SBLDC)電機。這些設備已經存在了40年,但是在這段時間里并沒有出現太大的創新。雖然傳統的高性能線圈的設計、操作和制造過程非常復雜,但是該公司的創新成功滿足了用戶對于更高性能和便攜性的需求。
Mirmex的首席技術官Fran?ois Baudart博士表示:“歷史上使用的生產機器是為特定類型的線圈或單一應用設計的。這種復雜的過程會降低原型設計和制造的速度,造成高昂的成本并缺乏靈活性。由于微電機主要應用在需要創新和進步的領域,因此我們必須找到更好的解決方案。”
這項技術是比利時魯汶天主教大學(UCLouvain)自2013年開始的多年研究成果。2017年,研究團隊成立了Mirmex Motor,繼續推進這項技術的研發,并從本地投資者和歐洲聯盟委員會那里籌集了數百萬歐元的資金和補貼。
線圈繞制的方式并非單獨繞制線圈,而是在柔性印刷電路板(PCB)上創建并打印。這種專有的圖案采用人工智能算法設計,完成繞制后,重疊的層形成了電動機的繞組。
經過深入的研究,該公司已經可以實施自動化的流程來創建繞組拓撲,并驗證了在柔性材料上打印的繞組圖案優于傳統方式。這些在柔性電路上制作的線圈顯著提高了電機的性能。
通過改變導體的尺寸、圖案、厚度或連接方式,可以實現更好的線圈,從而提升微電機的性能。理想的電機設計取決于其具體的應用場景、環境和限制。這種軟件能夠根據具體情況開發出最佳的組合,并且由于其高度的靈活性和設計自由度,可以輕松地適應各種不同的應用場景。
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