道路货运的可持续发展实现零碳只能通过动力系统的电气化来实现。主要焦点是电动机，不仅必须特别可靠并具有较长的使用寿命，而且尽管其尺寸与性能相关，但还必须安装在车辆内部相对较小的空间中，即电动机本身必须相应紧凑。这需要昂贵且通常复杂的冷却设计理念。

      德国联邦经济和气候保护部资助的KOHANA项目希望创建了一个可以自动化的设计过程，结合不同的工程学科，并考虑了功能和制造要求，通过自动驱动设计与发夹式绕组的3D打印相结合，从而实现一种创新的制造工艺，使得无需高额初始投资即可生产各种型号的电动机。

3D打印电机绕组
© Fraunhofer IFAM

3D打印电机绕组的技术逻辑
© 3D科学谷白皮书

 优化的发夹设计

      在电机中，导电材料用于以最小的焦耳热维持电机内的电流。这些损耗主要发生在电机电磁铁循环通电的定子绕组内。与焦耳损耗相关的主要本征材料特性是电导率或其倒数 – 材料电阻率。对用于电机导体制造的 AM 增材制造方法的兴趣是双重的：首先，AM增材制造有助于以具有成本效益的方式制造新型高性能绕组轮廓，其次，它能够将机电组件集成到多材料组件中。

      在所有应用领域，例如汽车技术或农业机械技术，电力驱动都面临着能源效率、提高性能和扭矩、降低成本和可靠性的挑战。通过3D打印，在定子体积相同的情况下提高了性能。此外，发夹定子可以得到更好的冷却。此前，传统制造的方法问题是生产中使用的技术非常复杂，特别是在必要的弯曲和焊接工艺方面。此外，生产时还需要专用工具。

KOHANA 通过自动驱动设计与发夹式绕组的3D打印相结合，一方面可以降低生产成本，另一方面可以加速不同变体的开发。此外，只有自动化开发流程才能最佳地利用3D打印的自由度。

 解决商用车电驱动系统问题

    作为该项目的一部分，KOHANA 项目合作伙伴正在开发一款配备 3D 打印绕组的电动机。该开发基于结合不同工程学科的自动化开发流程。KOHANA 项目依赖于三个相关合作伙伴之间的密切合作和内容相关的互动。作为车桥制造商，BPW集团承担系统集成商的角色，解决有关商用车电桥设计的具体问题，尤其是整个系统的热设计。作为电机部件增材制造领域的专家，Additive Drives 这家公司承担了进一步开发和设计发夹式绕组商用车电动驱动器铜绕组用于增材制造制造工艺的任务。

       Fraunhofer IFAM-弗劳恩霍夫IFAM研究所的工作重点是端部绕组几何形状的自动优化设计，同时考虑到电气和电磁以及生产相关的影响。Fraunhofer IFAM 从电机或发夹定子的布局和设计角度出发。主要开发工作包括具有高扭矩和功率密度的紧凑型电力驱动器的设计和开发；开发新的电力驱动制造工艺；控制设备的硬件和软件开发，包括效率优化的驱动控制和车辆控制；原型和功能模型的构建和测试。

     KOHANA 项目支持的电力驱动开发技术主要专注于电机及其组件的概念、设计、原型构建和测试。此外，开发团队正在开发制造实施、控制和监管的新方法。重点是提高功率、扭矩密度和效率，以及进一步开发电力驱动的新型制造技术。

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