Moteurs électriques à haut rendement avec vitesses-couples adaptés, déterminés par leurs composants magnétiques, sont essentiels pour la durabilité, concepts d'entraînement automobile électrique réussis. L'ingénierie du noyau magnétique doux joue un rôle clé dans ces moteurs, où les principaux matériaux magnétiques doux utilisés aujourd'hui sont les aciers électriques. Mais pour les applications à plus haute fréquence, les composites magnétiques doux (SMC) sont également des candidats prometteurs.

Chacune des différentes étapes de la construction du moteur, comme le roulement, perforation, découpe au laser, ou recuit, affecte la microstructure du matériau et peut entraîner des pertes magnétiques. Comprendre les détails de la microstructure est primordial pour atteindre un meilleur rendement des moteurs électriques. En raison de la vitesse de rotation élevée des entraînements de traction, plus de 5 pour cent de l'énergie électrique produite est perdue sous forme de chaleur.

Dans un article publié cette semaine dans la revue Avances AIP , des chercheurs de l'Université d'Aalen en Allemagne ont créé une méthode de caractérisation avancée pour examiner de près les caractéristiques structurelles et les changements à l'échelle microscopique au cours des processus de fabrication à l'aide de la diffraction par rétrodiffusion des électrons (EBSD).

"Quand vous avez des déformations d'usinage, c'est une grande aide pour rendre les déformations visibles, " L'auteur et professeur de physique des matériaux magnétiques à l'Université d'Aalen Dagmar Goll a déclaré. " Afin d'avoir un aperçu plus approfondi de la structure du matériau, la diffraction par rétrodiffusion d'électrons est vraiment utile. Par exemple, taille et forme des grains, la texture et le degré de déformations élastiques et de déformations plastiques peuvent être déterminés."

Les auteurs ont comparé les effets de divers types d'usinage sur la microstructure de l'acier électrique. Lors de l'usinage, le tranchant du matériau est endommagé, changer la structure cristallographique. "Nous avons évalué les désorientations des grains dans le matériau. Ainsi, dans le cas de l'arête de coupe, nous avons évalué des zones inhomogènes avec des déformations plastiques, " a déclaré Goll. Bien que ces caractéristiques soient microscopiques, l'effet cumulatif dans la structure du matériau s'ajoute à une perte d'efficacité dans le produit final.

« Dans le cas des composites magnétiques doux métallurgiques des poudres, qui permettent un degré de liberté plus élevé dans la conception et la construction des moteurs électriques, nous avons évalué le processus de recristallisation lors de la fabrication en fonction de la pression de compactage, paramètres de recuit et granulométrie de la poudre, ", a déclaré l'auteur David Schuller.

« Nous améliorons le rapport entre la granulométrie et la distribution granulométrique du matériau, " dit-il. " En fonction de la température de recuit, nous pouvons contrôler la croissance et la recristallisation des grains afin d'adapter les propriétés magnétiques et de minimiser les pertes magnétiques."

La méthodologie développée par Schuller et ses collègues fournit un nouvel outil pour voir exactement comment, où et dans quelle mesure la structure cristalline est perturbée dans les processus d'usinage et peut être récupérée lors du recuit. Leurs résultats montrent que l'EBSD est une technique de caractérisation puissante et polyvalente pour étudier et adapter les matériaux magnétiques doux.