近日，美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司研究中心（UTRC）的研究人員與美國(guó)能源部的ARPA-E（Advanced Research Project Agency-Energy ）項(xiàng)目簽訂了一份合同，目的是開(kāi)發(fā)出一種不利用稀土類(lèi)磁鐵的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)可以在電動(dòng)汽車(chē)上使用。

    不過(guò)，他們并不是獨(dú)立完成這個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目，而是與康涅狄格增材制造中心、賓州州立大學(xué)和Wayde Schmidt一起合作。UTRC的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人解釋了他們的研究方式：

    “我們?cè)瓉?lái)的設(shè)想是開(kāi)發(fā)出一臺(tái)可以同時(shí)3D打印出銅導(dǎo)體、絕緣組件和鋼片的機(jī)器，當(dāng)這些部件打印完成了，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)也就出現(xiàn)了。但是當(dāng)前我們離在一臺(tái)機(jī)器里同時(shí)使用種材料進(jìn)行制造還有巨大的技術(shù)鴻溝，于是我們將問(wèn)題分解，然后集中力量各個(gè)擊破。”

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

    由于開(kāi)發(fā)人員決定使用3D打印制造出發(fā)動(dòng)機(jī)，那么傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)構(gòu)架顯然已經(jīng)不太合適，因此他們決定還要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使其更加適合增材制造（即3D打?。┘夹g(shù)。于是研究團(tuán)隊(duì)設(shè)立了一個(gè)專(zhuān)門(mén)完成電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)重新設(shè)計(jì)任務(wù)的負(fù)責(zé)人Jagadeesh Tangudu。Tangudu介紹了開(kāi)發(fā)一種新的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)思路：

     “該項(xiàng)目的主要目的是設(shè)計(jì)出專(zhuān)門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)是假設(shè)在增材制造技術(shù)條件下最大限度地提高能源效率。我們并沒(méi)有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行限制，因此它最終的樣子可能相當(dāng)非傳統(tǒng)甚至非常怪異。顯然，我們會(huì)面臨許多技術(shù)難題。”

    目前，該研究團(tuán)隊(duì)唯一愿意確認(rèn)的是，他們計(jì)劃到2015年底之前拿出一個(gè)原型出來(lái)。

    此外由于開(kāi)發(fā)要求是不使用稀土類(lèi)磁鐵，Lawrence Livermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）和布朗大學(xué)的研究人員正一起合作，開(kāi)發(fā)一種交換彈性磁鐵，這種磁鐵既具有超強(qiáng)的磁力，又減少了對(duì)稀土材料的需求。

    制造交換彈性磁鐵需要硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種類(lèi)型的磁性材料的組合。硬質(zhì)材料的特性是非常難以消磁，而軟質(zhì)材料則是在磁場(chǎng)撤消之后仍能保持較高的磁性。這兩種屬性分別被稱為矯頑磁性（coercivity）和剩磁現(xiàn)象（remanence）。

    由于制造交換彈性磁鐵需要這兩種極端材料的精確配比，因而更適于使用3D打印技術(shù)制造。 

    要制造一個(gè)交換彈性磁鐵，這些材料必須以類(lèi)似棋盤(pán)的方式放置，它們之間的間距以納米計(jì)。CMI公司磁性推力研究負(fù)責(zé)人Scott K. McCall博士解釋說(shuō)：“訣竅是，你需要將軟質(zhì)材料與硬質(zhì)材料之間的間隔保持在一個(gè)磁疇壁的距離，在許多材料中，這也就是幾納米遠(yuǎn)。這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的想法，但為了能夠使材料的控制達(dá)到這樣的水平，有的人一直努力了20年。我們認(rèn)為通過(guò)一些先進(jìn)的制造方法，我們就能夠一塊一塊地構(gòu)建交換彈磁性體。”