開發電動汽車的電動驅動裝置需要很長時間，通常長達三年的時間。在此期間可能會產生新的要求：例如，不同的電源電壓，安裝空間的變化。大部分開發過程可以通過仿真輔助完成，但是在硬件中進行映射需要花費時間。最重要的是，電動汽車的電動機定子繞組的開發通常是眾所周知的瓶頸，3D打印幾乎無需模具就可以避免這種開發障礙。由于傳統的生產涉及復雜的彎曲和焊接過程，3D打印帶來的時間節省尤其是在所謂的發夾式繞組上得到了回報。 通常新繞組的等待時間有時為六個月或更長時間，最新的市場發展趨勢是將時間縮短到幾個星期。本期，一起了解3D打印在電動機定子繞組方面的前沿發展應用趨勢。

復雜的繞組,3D打印簡單實現

經典的圓線繞組有許多限制：銅導體，繞組工藝和槽口幾何形狀必須匹配。彼此纏繞的導體形成牢固的圖案。此外，圓形導線（經典的導體形狀）在幾何形狀上與梯形凹槽的配合不佳。結果是，每個凹槽都被銅填充了一半，從而形成了空隙。相對較小的導體橫截面可確保較大的電熱損耗。

3D打印的單個線圈的橫截面：通過選區激光熔化工藝制造，可以調整每一匝，以最佳方式利用可用的槽口面積。銅填充系數約為65％。來源：德國Additive Drives

當然，這個過程中，最為關鍵的是如何減少或避免銅的激光反射？

由于銅的導熱性和反射性極佳，這使得銅金屬在3D打印機內部難以操作。雖然當前選擇性激光熔化（SLM）3D打印技術可以用于制造銅金屬粉末材料。但是銅金屬在激光熔化的過程中，吸收率低，激光難以持續熔化銅金屬粉末，從而導致成形效率低，冶金質量難以控制等問題。此外，銅的高延展性給去除多余粉末這樣的后處理工作增加了難度。

釋放3D打印銅應用的潛力，一個特別重要的趨勢是用于焊接和銅材料 3D 打印等應用的藍光直接二極管激光器的發展。2019 年，Laserline 推出了一款1 kW 的產品。藍色激光加工金屬的速度更快，效率更高，而這些金屬對大多數工業激光系統產生的 1 微米紅外輻射吸收能力較差。

3D打印的電動機定子繞組目前可以承受的電流極限約為1兆瓦，不過對于商業化前景來說，專注于功率在100 kW左右的功率范圍更為合適，因為這在汽車牽引電機中很常見。