近日，明尼蘇達(dá)州圣托馬斯大學(xué)的研究人員用一臺FDM 3D打印機(jī)制造出一個更有效的甜甜圈狀變壓器鐵芯，這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》，題為《3D打印磁性聚合物復(fù)合材料變壓器》。

鐵芯是變壓器中的主要磁路部分，它和繞在其上的線圈組成一個完整的電磁感應(yīng)系統(tǒng)。變壓器傳輸功率的大小取決于鐵芯的材料和橫截面積。

在此次研究中，研究人員旨在探索用3D打印來制造復(fù)雜的鐵芯形狀，以提高其效率。此外，研究人員認(rèn)為，新的變壓器鐵芯制造工藝也可能降低成本。

根據(jù)這項(xiàng)研究，“一個像面包圈一樣的環(huán)形幾何形狀理論上能讓變壓器的效率最高，因?yàn)檫@樣的形狀能讓封閉的磁通量最大化。”然而，由于制造成本的限制，變壓器往往采用一種低效率的形狀。為了改變這種狀況，研究人員借助3D打印輕松制造出復(fù)雜的形狀。

鐵芯測試：左側(cè)為繞線鐵芯，右側(cè)是鐵芯本身（a）商業(yè)鐵芯（b）跟商業(yè)鐵芯形狀相同的3D打印鐵芯（c）3D打印環(huán)形鐵芯

他們使用Proto-Pasta的“生銹磁鐵（Rustable Magnetic Iron）”線材——一種用注入鐵的PLA線材，和一臺gCreate-gMax 3D打印機(jī)制造出環(huán)形形狀。線材在210攝氏度下擠出，復(fù)合PLA材料提供了磁性元素。

研究論文總結(jié)說，因其形狀，3D打印鐵芯確實(shí)是有效的。然而，一些其他因素可以優(yōu)化其磁性。研究人員特別解釋說，若想讓3D打印變壓器鐵最有效，必須要有一個高填充因子和一個高濃度的磁性顆粒。