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Leistungsfähigere Transformatormaterialien

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Optimierter Laser-Prozess für bessere elektrische Leistung und leistungsfähige Herstellung.

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Fast jedes elektronische Gerät enthält einen Transformator. Ein wichtiges Material, das in ihrem Aufbau benutzt wird, ist elektrischer Stahl. Forscher haben eine Weise gefunden, die Leistung des elektrischen Stahls zu verbessern und sie, unter Verwendung eines optimierten Laser-Prozesses leistungsfähiger herzustellen.

Transformatoren wandeln die Standardspannung vom Wandanschluß in die Niederspannungen um, die durch elektronische Geräte erfordert werden. Ähnliche aber leistungsfähigere Transformatoren werden in den Elektrizitätsnebenstellen benutzt, um die hohen Spannungen des Getrieberasterfeldes in die StandardWechselstrom-Versorgung umzuwandeln, die an Haushalte geliefert wird. Alle Transformatoren haben die gleiche grundlegende Struktur: ein Paar Eisenkerne, um die Drähte der verschiedenen Längen eingewickelt werden. Diese sind die Transformatorspulen, von denen eine ein oszillierendes Magnetfeld erzeugt, während die andere dieses Magnetfeld in eine Spannung umwandelt. Zu den Energieverlust herabsetzen zu lassen, der mit diesem Prozess verbunden ist, werden die speziellen Arten der iron-silicon Legierung bekannt als elektrischer Stahl benutzt, um den Kern. In ihrem gebürtigen Zustand haben diese Legierungen eine grainoriented Struktur, die ihre magnetischen Eigenschaften feststellt.

Grain-oriented bedeutet, dass das Material eine kristallene Struktur hat, in der jeder Kristall oder Korn in einem regelmäßigen periodischen Auftrag geordnet wird. ? Durch erhitzenvorgewählte Bereiche des Materials, ist es möglich, die Größe der Gebiete mit der gleichen magnetischen Lagebestimmung zu verringern, die der Reihe nach die magnetische Struktur des Stahls ändert. Dieses ergibt eine niedrigere Hitzeentwicklung und verringert folglich das Material? s-Hysteresisverlust? sagt Dr. Andreas Wetzig, der die Laser-Entfernungs- und Ausschnittabteilung am Fraunhofer Institut für Material-und Lichtstrahl-Technologie IWS in Dresden vorangeht und beschreibt die komplizierten Änderungen, die innerhalb des Materials stattfinden. Die Laserverarbeitung ist lang wie die bevorzugte Methode für diese Art der Wärmebehandlung hergestellt geworden. Während das Stahlblech, herum einen Meter in der Breite messend, sich vorwärts mit einer Rate von mehr als 100 Metern pro Minute bewegt, sperrten fokussierte Laserstrahlspielräume an sehr Hochgeschwindigkeits (ungefähr 200 Meter pro Sekunde) von Seite zu Seite über der Oberfläche des Materials entlang Wegen einige Millimeter auseinander.

Flexible Steuerung vom Laserstrahl

Das Dresden-gegründete Forschungsteam hat diesen Prozess optimiert: ? Wir haben Mittel der Ablenkung das Laserstrahl, das erlaubt, dass der Abstand zwischen den Wegen flexibel gesteuert zu werden, und verschiedenen Parametern angepasst wird entwickelt? Reports Wetzig. Umso zu tun, gebrauchen die Forscher Galvanometerscanner. Diese Vorrichtungen bestehen aus den Galvanometer gefahrenen Spiegeln, die zu einem Ende angebracht werden, das benutzt wird, um das Laserstrahl abzulenken. Dieses erhöht die Flexibilität des maschinell bearbeitenprozesses und erlaubt, dass sie spezifischen Bedingungen, wie der Qualität des Rohstoffs und unterschiedlicher Produktionsrate angepasst wird. Das Hauptziel dieser Forschung ist, die Integration von Laser zu erleichtern verarbeitend in vorhandener Produktionsumwelt, um Zeit und Kosten zu sparen.

In einer weiteren Bemühung, Hysteresisverlust im elektrischen Stahl zu verringern, haben die Forscher vor kurzem das Arbeiten mit einem neuen Typ Festkörperlaser begonnen: der Faserlaser. ? Die Resultate, die wir bis jetzt erzielt haben, sind sehr viel versprechend. Diese Art von Laser bietet bessere Hitzeabsorptionseigenschaften als traditionelle CO2-Laser an? sagt Wetzig. Es schneidet Hysteresisverlust durch bis 15 Prozent, verglichen mit den 10 Prozent normalerweise bis jetzt erzielt. Der optimierte Prozess wird z.Z. vom ersten Handelskunden eingeführt.

Mögliche Energieeinsparungen von bis 25 Prozent

Die IWS Experten arbeiten z.Z. an dem folgenden wichtigen Stadium: die der Erweiterung der Anwendungen ihrer Technologie zum elektrischen Stahl für Motorteile. Jedoch anders als Transformatorstahl, lassen diese Materialien eine grain-oriented Struktur und verschiedene magnetische Eigenschaften nicht folglich besitzen. ? Dies heißt, dass wir unseren Prozess nicht bringen können, der ohne Änderung eins-zu-eins ist? erklärt Wetzig. Der Nutzen von Laser verarbeitend im Falle des nicht-Korn-orientierten elektrischen Stahls schwankt entsprechend dem Arbeitspunkt der spezifischen Maschine oder des Motors. Der Arbeitspunkt ist der Koinzidenzpunkt zwischen der Drehkraftkurve und Rotationsgeschwindigkeitskurve des Ansteuersystems und der gefahrenen Maschine. In den leistungsstarken Maschinen wie Fahrzeugmotoren, die entworfen sind, um mit hohen Rotationsgeschwindigkeiten zu laufen, kann Energieverlust durch einige Prozentpunkte verringert werden. In Hochdrehkraft Elektromotoren wie denen, die verwendet werden, um Pumpen zu betreiben, kann die Verkleinerung im Energieverlust wie fünfundzwanzig Prozent so hoch sein.