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比利时科学家利用人工智能开发微电机绕线技术提高电机性能

原创 2023-07-19 13:54 南山 来源:AGV网

对于给定的扭矩,定制电机的尺寸可以更小,重量也可以更轻。(图片来源:Mirmex Motor)

来自比利时的科学家,借助人工智能技术,成功开发出一种微电机绕线技术,从而显著提升电机的性能。

新兴的工业科技企业和机电一体化领域的先驱者,Mirmex Motor,发明了一种能够生产高功率密度电动微电机绕组的创新方式。这些微电机由柔性印刷电路组成,并采用人工智能(AI)进行研发。相较于传统的微电机,它们的紧凑性提升了50%,性能增长了70%。相比那些使用传统铜线绕组的电机,这些微电机的热损失减少了三分之二,组装速度提高了10倍。

这种微电机特别适用于高性能工业和精密电动外科手术工具以及主动假肢的制造,可以通过专门的软件进行全面定制。据该公司表示,该技术极大地简化了电机生产,因此可以缩短制造时间,并减少使用传统铜线圈在制造过程中所需的模具成本。

“如今,微电机无处不在,无论是无人驾驶飞机还是手术设备和机器人,都离不开微电机。对微型电机的需求也在持续增长。”Mirmex Motor 的首席科学顾问 Bruno Dehez 教授说:“这类电机的性能在很大程度上取决于其铜线圈的设计。为了取得最优性能,电机的绕组需要特别长,缠绕起来非常复杂。许多线圈在原型设计阶段仍然需要手工组装。”

这项技术主要应用在无槽永磁电机上,无论是作为同步电机还是无槽无刷直流(SBLDC)电机。这些设备已经存在了40年,但是在这段时间里并没有出现太大的创新。虽然传统的高性能线圈的设计、操作和制造过程非常复杂,但是该公司的创新成功满足了用户对于更高性能和便携性的需求。

Mirmex的首席技术官François Baudart博士表示:“历史上使用的生产机器是为特定类型的线圈或单一应用设计的。这种复杂的过程会降低原型设计和制造的速度,造成高昂的成本并缺乏灵活性。由于微电机主要应用在需要创新和进步的领域,因此我们必须找到更好的解决方案。”

这项技术是比利时鲁汶天主教大学(UCLouvain)自2013年开始的多年研究成果。2017年,研究团队成立了Mirmex Motor,继续推进这项技术的研发,并从本地投资者和欧洲联盟委员会那里筹集了数百万欧元的资金和补贴。

线圈绕制的方式并非单独绕制线圈,而是在柔性印刷电路板(PCB)上创建并打印。这种专有的图案采用人工智能算法设计,完成绕制后,重叠的层形成了电动机的绕组。

经过深入的研究,该公司已经可以实施自动化的流程来创建绕组拓扑,并验证了在柔性材料上打印的绕组图案优于传统方式。这些在柔性电路上制作的线圈显著提高了电机的性能。

通过改变导体的尺寸、图案、厚度或连接方式,可以实现更好的线圈,从而提升微电机的性能。理想的电机设计取决于其具体的应用场景、环境和限制。这种软件能够根据具体情况开发出最佳的组合,并且由于其高度的灵活性和设计自由度,可以轻松地适应各种不同的应用场景。

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