美国ORNL利用3D打印技术制造逆变器②

3D打印优化结构

通过3D打印增料式机械加工技术，研发人员还可以优化设计逆变器的散热结构，从而实现更好的散热效果。同时，通过3D打印技术还可以对逆变器结构进行进一步优化设计，通过将温度低的结构位置设计在温度高的结构附近不仅可以实现更好的散热效果，而且还可以进一步降低器件的电损耗，降低器件的整体体积和重量。

美国橡树岭国家实验室此次推出的全新3D打印电动汽车逆变器取得成功的另外一个关键因素就是其配备了几个并联连接的小型电容器。在此之前电动汽车逆变器一般会采用数量更少、电容更大同时成本也更高的“砖块型”电容。通过配备以上小型并联电容器结构不仅实现了更好的冷却效果，而且还降低了器件的整体成本。

在该3D打印电动汽车逆变器项目中，美国橡树岭国家实验室推出的第一款原理样机采用的是液冷全碳化硅逆变器。在该逆变器原理样机中有50%的器件采用了3D打印的加工方式。同时经过初步评测以上逆变器原理样机的工作效率几乎达到了99%，其完全超过了美国能源部规定的2020年电力电子器件94%的工作效率目标。以上高效逆变器的研制成功为以后研发完全3D打印电动汽车逆变器奠定了基础。

正是基于以上3D打印电动汽车逆变器的研究，目前美国橡树岭国家实验室的研究人员正在研发设计一种更加强悍的全新逆变器，该逆变器采用3D打印零部件的比例将更高，其外观尺寸与目前在售汽车上的逆变器相比也将只有其一半大小。

此前，该逆变器项目在本周于田纳西州诺克斯维尔（Knoxville）举行的第二届电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）关于宽能带隙功率器件和应用的研讨会上正式对外公布。其中，参与到该3D打印逆变器项目的研究人员还包括Curt Ayers、Steven Campbell、Randy Wiles以及Burak Ozpineci等。

以上3D打印逆变器研究项目是在美国橡树岭国家实验室国家交通研究中心和生产示范工厂内完成的。其中，该项目是由美国能源部能源效率和可再生能源办公室注资完成的。