Feasibility Study on Additive Manufacturing of Copper Windings using Electron Beam Melting
| Autor: | Wiele, Marilena, Abulawi, Murad |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2023 |
| Předmět: |
Electron beam melting
Additive manufacturing Electric motor windings Hairpin windings Winding design Copper Parameter optimization Electrical conductivity Elektronstrålesmältning Additiv tillverkning Elmotorlindningar Hårnålslindningar Lindningsdesign Koppar Parameteroptimering Elektrisk ledningsförmåga Engineering and Technology Teknik och teknologier |
| Druh dokumentu: | Text |
| Popis: | Within the framework of this thesis, the electron beam melting of pure copper for the purpose of producing electrical windings was examined. The conventional manufacturing process of copper windings was investigated, and the potential advantages offered by the design freedom inherent in the electron beam melting process were explored. A comprehensive parameter study was conducted to optimize the existing production parameters for the electron beam melting of pure copper, with a specific focus on achieving the desired material properties suitable for electric motor windings. Moreover, according to additive manufacturing possibilities, conceptual winding models were developed and subsequently were fabricated in a laboratory setting using electron beam melting. The investigation revealed a notable correlation between the achievable wall thickness and the focus offset. A focused electron beam, which was achieved with a focus offset of 17 mA, allowed for the production of thinner walls with reduced surface roughness. Additionally, the study highlighted that the density of the manufactured parts decreased as the hatch offset increased, particularly posing a more critical impact on smaller cross-sectional areas than larger ones. Furthermore, implementing a double-scanned contour for the hatch contributed to diminishing roughness while simultaneously increasing the maximum density to 99.6 %. Influencing the electrical conductivity of printed copper samples through heat treatment was successfully demonstrated, resulting in a conductivity of 91.7% ± 1.8% IACS post-heat treatment. Inom ramen för denna avhandling undersöktes elektronstrålesmältningen av ren koppar i syfte att producera elektriska lindningar. Den konventionella tillverkningsprocessen av kopparlindningar undersöktes, och de potentiella fördelarna som erbjuds av designfriheten som är inneboende i elektronstrålesmältningsprocessen undersöktes. En omfattande parameterstudie genomfördes för att optimera befintliga produktionsparametrar för elektronstrålesmältning av ren koppar, med särskilt fokus på att uppnå önskade materialegenskaper lämpliga för elmotorlindningar. Dessutom, i enlighet med additiva tillverkningsmöjligheter, utvecklades konceptuella lindningsmodeller och tillverkades därefter i laboratoriemiljö med användning av elektronstrålesmältning. Undersökningen avslöjade en anmärkningsvärd korrelation mellan den möjliga väggtjockleken och fokusförskjutningen. En fokuserad elektronstråle, som uppnåddes med en fokusförskjutning på 17 mA, möjliggjorde produktion av tunnare väggar med minskad ytjämnhet. Dessutom visade studien att densiteten hos de tillverkade delarna minskade när avståndet mellan smältlinjerna ökade, vilket i synnerhet innebar en mer kritisk påverkan på mindre tvärsnittsareor än större. Dessutom bidrog implementeringen av en dubbelskannad kontur för luckan till att minska grovheten samtidigt som den maximala densiteten ökade till 99,6 %. Att påverka den elektriska ledningsförmågan hos tryckta kopparprover genom värmebehandling demonstrerades framgångsrikt, vilket resulterade i en ledningsförmåga på 91,7 % ± 1,8 % IACS efter värmebehandling. |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
| Externí odkaz: |
|