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Des matériaux plus efficaces de transformateur

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Processus optimisé de laser pour une meilleure exécution électrique et une fabrication efficace.

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Presque chaque appareil électronique contient un transformateur. Une matière importante employée dans leur construction est acier électrique. Les chercheurs ont trouvé une manière d'améliorer l'exécution de l'acier électrique et de la fabriquer plus efficacement, utilisant un processus optimisé de laser.

Les transformateurs convertissent la tension standard de la prise murale en tensions plus basses exigées par des appareils électroniques. Des transformateurs semblables mais plus puissants sont utilisés dans des sous-stations de l'électricité pour convertir les tensions élevées de la grille de transmission en approvisionnement de courant alternatif Standard fourni aux ménages. Tous les transformateurs ont la même structure de base : une paire de noyaux de fer, autour desquels des fils de différentes longueurs sont enroulés. Ce sont les enroulements de transformateur, un dont produit d'un champ magnétique de oscillation, alors que l'autre convertit ce champ magnétique en tension. Pour réduire au maximum la déperdition d'énergie liée à ce processus, des types spéciaux d'alliage fer-silice connus sous le nom d'acier électrique sont employés pour faire le noyau. Dans leur état indigène, ces alliages ont une structure à grains orientés qui détermine leurs propriétés magnétiques.

À grains orientés signifie que le matériel a une structure cristalline en laquelle chaque cristal ou grain est arrangé dans un ordre périodique régulier. ? Par des secteurs choisis de chauffage du matériel, il est possible de réduire la taille des domaines avec la même orientation magnétique, qui change alternativement la structure magnétique de l'acier. Ceci a comme conséquence un développement inférieur de la chaleur et réduit ainsi le matériel ? perte d'hystérésis de s ? dit Dr. Andreas Wetzig, qui dirige le département d'ablation et de découpage de laser à l'institut de Fraunhofer pour la technologie IWS de matériel et de faisceau à Dresde, décrivant les changements complexes qui interviennent à l'intérieur du matériel. Le traitement de laser est longtemps devenu établi comme méthode préférée pour ce type de traitement thermique. Tandis que la tôle d'acier, mesurant environ un mètre de largeur, avance à un taux de plus de 100 mètres par minute, les voyages à rayon laser focalisés très à à grande vitesse (approximativement 200 mètres par seconde) à travers la surface du matériel le long des chemins ont espacé de l'un côté à l'autre quelques millimètres à part.

Commande flexible de l'à rayon laser

L'équipe de recherche Dresde-basée a optimisé ce processus : ? Nous avons développé des moyens de braquer l'à rayon laser qui permet à la distance entre les chemins d'être commandée avec souplesse et adaptée à différents paramètres ? rapports Wetzig. Pour faire ainsi, les chercheurs se servent des modules de balayage de galvanomètre. Ces dispositifs se composent des miroirs conduits par galvanomètre attachés à une extrémité, qui est employée pour braquer l'à rayon laser. Ceci augmente la flexibilité du processus de usinage et lui permet d'être adaptée aux conditions spécifiques, telles que la qualité de la matière première première, et à différentes cadences de fabrication. Le but principal de cette recherche est de faciliter l'intégration du laser traitant dans les environnements de production existants, afin d'épargner le temps et les coûts.

Dans un autre effort de réduire la perte d'hystérésis en acier électrique, les chercheurs ont récemment commencé le travail avec un nouveau type de laser à semi-conducteur : le laser de fibre. ? Les résultats que nous avons obtenus jusqu'ici sont très prometteurs. Ce type de laser offre de meilleures caractéristiques d'absorption de la chaleur que les lasers traditionnels de CO2 ? dit Wetzig. Il coupe la perte d'hystérésis par jusqu'à 15 pour cent, comparés aux 10 pour cent normalement réalisés jusqu'ici. Le processus optimisé actuellement est mis en application par le premier client commercial.

Économies d'énergie possibles de jusqu'à 25 pour cent

Les experts en matière d'IWS travaillent actuellement à la prochaine étape importante : cela d'augmenter les applications de leur technologie à l'acier électrique pour des éléments de moteur. Cependant, à la différence de l'acier de transformateur, ces matériaux ne font pas posséder une structure à grains orientés et donc différentes propriétés magnétiques. ? Ceci signifie que nous ne pouvons pas transférer notre processus linéaire sans modification ? explique Wetzig. Les avantages du laser traitant dans le cas de l'acier électrique non-grain-orienté varient selon le point fonctionnant du moteur ou du moteur spécifique. Le point fonctionnant est le point d'intersection entre la courbe de couple et la courbe de rotation de vitesse du système d'entraînement et la machine conduite. Dans des machines à rendement élevé telles que les moteurs de véhicule, qui sont conçus pour tourner aux vitesses de rotation élevées, la déperdition d'énergie peut être réduite de quelques points. Dans des moteurs électriques de haut-couple comme ceux employés pour actionner des pompes, la réduction de la déperdition d'énergie peut être aussi haute que vingt-cinq pour cent.