韓国機械研究院（KIMM）は、磁気3Dプリントを使用してモーター製造技術を進歩させています。

2024年12月、アンタークティックベアは、韓国機械研究院（KIMM）が独立製造研究所、韓国材料科学研究所、嘉泉大学の研究チームと共同で、革新的な磁気3Dプリント技術の開発に成功したことを知りました。この新技術により、複雑な構造を持つ高性能モーターを金型を使わずに直接製造することが可能になっただけでなく、次世代モーターの性能評価においても顕著な成果が得られました。

Taeho Ha 博士が率いる研究チームは、慎重な設計と最適化を通じて、材料の選択から機器のプロセスまですべてを網羅する完全なソリューションを実装しました。このソリューションは、モーターの製造プロセスにおける磁性材料の応用に特に革新をもたらし、新開発の軸流モーターが限られたスペースでより高いトルクと出力を提供できるようになり、ロボット工学、電気自動車、モバイルソリューションのアプリケーションに非常に適しています。テスト結果によると、この 500W クラスの 3D プリントモーターは 2.0 kW/L を超える出力密度を達成しており、モーター製造における大きな進歩を示しています。

従来、電気モーターの製造は、電磁鋼板や粉末成形などの方法に依存しており、モーターの構造を構築するために特定の金型を使用する必要があり、設計上の制限とコストの増加が生じていました。これに対し、KIMM の磁気 3D プリント技術は、金型の制限から完全に解放され、さまざまな複雑な形状を自由に設計・製造できるため、モーターの性能ポテンシャルが大幅に向上します。さらに、金型製造や材料廃棄を削減することで、生産コストの削減や小ロット多品種生産への変革にも貢献します。

技術概要●金型を使用しない製造: 従来のモーター製造では、固定された幾何学的形状を形成するために金型に依存していましたが、磁気 3D 印刷技術では、金型を使用せずにデジタルモデルに従って部品を層ごとに直接構築できます。これにより、設計の自由度が向上するだけでなく、生産準備時間とコストも削減されます。

●複雑な構造の実現： 3Dプリント技術を使用することで、複雑な冷却チャネルや最適化された磁場分布経路など、従来の方法では実現が困難な複雑な内部構造を作成でき、モーターの性能が向上します。

●高精度とカスタマイズ: 3D プリントはミクロンレベルの印刷精度を実現できるため、特定のニーズを満たすために、各モーターを特定のアプリケーションに合わせて高度にカスタマイズできます。

技術原理●材料の選択と処理：印刷されたモーター部品が優れた磁気特性と機械特性を持つことを保証するために、研究チームは 3D 印刷に適した特殊な磁性粉末材料を開発しました。これらの材料は、印刷プロセス中に均一に敷き詰められ、良好な流動性を維持できるように特別に前処理されています。

● 3D 印刷プロセス:レーザーまたはその他のエネルギー源を使用して、磁性粉末を層ごとに溶かして固め、事前に設定された CAD モデルに従って必要なモーター部品を徐々に構築します。各層が印刷された後、プラットフォームは一定の距離下降して新しい粉末層を追加し、印刷を続行します。このプロセスでは、レーザーエネルギー密度やスキャン速度などのパラメータを正確に制御することで、材料の微細構造を調整し、最終製品の磁気特性やその他の物理的特性に影響を与えることができます。

●磁場最適化設計：研究者らは、計算シミュレーションツールを使用して、モーター内部の磁場分布を詳細に分析し、それに基づいて最適なコイル配置と磁極形状を設計し、最高の電磁変換効率を実現しました。

●後処理の強化:印刷後、完成品は、磁気特性と材料の全体的な強度をさらに向上させるために、熱処理やその他の後処理が必要になる場合があります。たとえば、アニーリングにより内部応力が軽減され、透磁率が向上します。

●統合テストと検証:完成したモーター部品は組み立てられ、静磁場測定、動的性能評価など一連の厳格なテストを受け、予想される設計要件と性能指標を満たしていることを確認します。

将来を見据えて、ハ博士は次のように語っています。「磁気3Dプリント技術は製造業における重要な飛躍であり、高性能電気モーターの開発に無限の可能性をもたらすと私たちは信じています。私たちは、この技術をさらに高性能な材料と組み合わせる方法を模索し続け、先進的な産業分野での応用範囲をさらに拡大していきます。」

この技術の開発成功は、モーター製造業界に大きな変化をもたらすものであり、高効率で柔軟性の高い製品を追求するメーカーに新たな希望をもたらします。市場の需要の変化と技術の進歩に伴い、磁気3Dプリント技術は、自動車産業の発展を促進する上で重要な力となることが期待されています。

韓国機械研究院（KIMM）は、磁気3Dプリントを使用してモーター製造技術を進歩させています。

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