近日，明尼蘇達州圣托馬斯大學的研究人員用一臺FDM3D打印機制造出一個更有效的甜甜圈狀變壓器鐵芯，這項研究已經發表在《JournalofMagnetismandMagneticMaterials》，題為《3D打印磁性聚合物復合材料變壓器》。

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系統。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打印來制造復雜的鐵芯形狀，以提高其效率。此外，研究人員認為，新的變壓器鐵芯制造工藝也可能降低成本。

根據這項研究，“一個像面包圈一樣的環形幾何形狀理論上能讓變壓器的效率最高，因為這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打印輕松制造出復雜的形狀。

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

他們使用Proto-Pasta的“生銹磁鐵（RustableMagneticIron）”線材——一種用注入鐵的PLA線材，和一臺gCreate-gMax3D打印機制造出環形形狀。線材在210攝氏度下擠出，復合PLA材料提供了磁性元素。

研究論文總結說，因其形狀，3D打印鐵芯確實是有效的。然而，一些其他因素可以優化其磁性。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

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