Propulser la mer vers l’espace

Propulser la mer vers l'espace

Crédit: Carnegie Mellon University Science et génie des matériaux

Les matériaux magnétiques posent des limites majeures dans les applications électroniques de puissance à hautes fréquences, mais le professeur MSE Michael McHenry et les aluns Paul Ohodnicki, Alex Leary et Sam Kernion ont fait des progrès sur les matériaux et leur traitement qui peuvent considérablement augmenter l’efficacité des moteurs et des transformateurs.

L’électronique de puissance, comme les moteurs, gagne en puissance par la vitesse. La vitesse, cependant, nécessite que les matériaux magnétiques commutent à une fréquence plus élevée, ce qui provoque une perte magnétique (courants de Foucault). Les pertes magnétiques dégagent de la chaleur et cette chaleur limite les performances globales du moteur. Ainsi, la réduction des pertes magnétiques est essentielle pour ouvrir la voie à des moteurs plus petits avec une puissance plus élevée.

Dans le prolongement des recherches primées de McHenry utilisant des matériaux nanocomposites amorphes métalliques à base de cobalt (MANC), l’équipe de McHenry a découvert que le recuit de contrainte de rubans amorphes magnétiques doux sous tension, puis le recuit peut conduire à une réduction de 50 % des pertes magnétiques dans leur nouvellement MANC brevetés à base de fer-nickel. Cette réduction des pertes permet d’atteindre des densités de puissance plus élevées dans leurs alliages, les mettant en conformité avec l’alliage FINEMET disponible dans le commerce mais avec un avantage clé : l’alliage de l’équipe est non cassant et donc un matériau plus attrayant pour les applications de moteurs à grande vitesse.

Financée par l’Advanced Manufacturing Office du Department of Energy, l’équipe de McHenry, en collaboration avec le National Energy Technology Laboratory (NETL), le NASA Glenn Research Center et la North Carolina State University, a construit un prototype de moteur de 2,5 kilowatts combinant des aimants permanents sans terres rares avec des MANC . La commercialisation de ce moteur pourrait réduire la taille et le poids des aspirateurs, tondeuses à gazon et autres appareils ménagers standard.

Propulser la mer vers l'espace

Crédit: Carnegie Mellon University Science et génie des matériaux

L’équipe de McHenry cherche maintenant à construire des moteurs de plus grande puissance, car elle a observé une réduction encore plus importante des pertes magnétiques dans les noyaux magnétiques à plus grand rayon, ceux qui sont pertinents pour les technologies des véhicules à moteur. Avec cette application, les alliages de McHenry pourraient un jour être utilisés dans les sous-marins de la Marine ou les vaisseaux spatiaux de la NASA. Avec des coûts aussi élevés que 10 000 $/livre pour mettre du matériel dans l’espace, réduire la taille d’un moteur tout en maintenant une puissance comparable aurait un impact drastique.

L’équipe de McHenry sera en mesure de traiter ses alliages à une échelle commerciale dans sa startup basée à Pittsburgh, CorePower Magnetics, afin de commercialiser ses composants électroniques de puissance haute performance.


Matériaux magnétiques pour les moteurs du futur


Fourni par l’Université Carnegie Mellon Science et ingénierie des matériaux

Citation: Powering sea to space (2021, 14 septembre) récupéré le 14 septembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-09-powering-sea-space.html

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