Megdőlt a mágikus fordulatszám határ

Svájci kutatók ipari partnereikkel közösen képesek voltak megdönteni az egymillió fordulat/perces fordulatszám-álomhatárt. Ez a létező legnagyobb fordulatszám, amelyet elektromos hajtásrendszerrel valaha sikerült elérni.

A gyártástechnológiában kiemelkedő jelentősége van annak, hogy a forgógépek (pl. fúró- és marógépek) milyen maximális fordulatszámmal képesek üzemelni. Ehhez megfelelő teljesítményű és korszerű vezérléssel ellátott elektromos hajtásrendszerekre van szükség. Az ipar és a gyártástechnológia terén alkalmazott motorok jelenleg 250.000 fordulat/perces fordulatszámot érnek el.

Az új nagyfordulatszámú hajtásrendszert a Zürichi Szövetségi Műszaki Főiskolán (ETH Zürich) fejlesztették ki. A villamos motor fordulatszáma 1.000.000 fordulat/perc, hasznos teljesítménye 100 Watt és alig nagyobb, mint egy gyufásdoboz. A motor forgórészét Titánium-bevonattal látták el az extrém nagyságú centrifugális erők elviselésére, a csapágyazást pedig optimalizálták a szélsőségesen nagy fordulatszámokra. Azonban mint bármely forgógépnél, itt is a fordulatszám növekedésével arányosan nőnek a veszteségek.
Az ETH Zürich kutatói emiatt egy különleges, kis veszteségekkel rendelkező állórészt fejlesztettek ki. A tekercseléshez ultravékony rézhuzalokat alkalmaztak. A tekercset ezután egy speciális fémből készült hengerbe helyezték. Az extrém fordulatszámokra képes motort ezenkívül egy külön erre a hajtásra behangolt vezérléssel látták el. Christof Zwyssig a Teljesítményelektronika Részleg munkatársa szerint csak ezekkel az újfajta technológiákkal voltak képesek az egymilliós álomhatár áttörésére.

A hajtásrendszert ipari partnerekkel együtt valósították meg. A villamos motort a német ATE GmbH gyártotta, akik járatosak nagyhatásfokú elektromos hajtásokban. A speciális golyóscsapágyakat a myonic cég szállította. A myonic szintén német vállalat és már több mint 70 éve gyártanak precíziós mini-golyóscsapágyakat.

Próbapad az elektromos hajtásrendszer tesztelésére. A képen a motor látható speciális tokozással, mellette a vezérlés és a fordulatszám megjelenítésére használt kijelző (Forrás: © ETH Zürich)

A komplett rendszer megtervezése, a vezérlés és az elektronika kifejlesztése pedig az ETH Zürich Teljesítményelektronika Részlegén történt. A kutatási eredményeikre támaszkodva Christof Zwyssig és Martin Bartholet 2008 augusztusában létrehozták a Celeroton elnevezésű céget. Ennek segítségével szeretnék az elektromos hajtásrendszer prototípusát alkalmassá tenni az ipari felhasználásra. Céljuk, hogy elérhetővé tegyék az extrém fordulatszámra képes elektromos hajtásrendszereket különböző iparágak és alkalmazási területek számára.

A Celeroton előreláthatólag olyan cégeket fog ellátni, amelyek nagyfordulatszámon üzemelő fúró- és marógépeket állítanak elő. Az elektromos berendezések (pl. mobiltelefonok) drasztikus méretcsökkenése egyben azt is jelenti, hogy egyre kisebb lyukakat kell fúrni a készülékek integrált áramköreibe. Ezt azonban csak olyan fúrógépekkel lehet véghezvinni, amelyek képesek nagy fordulatszámot elérni.

Johann Kolar, az ETH Zürich Teljesítményelektronika Részlegének vezetője szerint a Celeroton cég közvetlen kapcsolatot teremthet az ipar és a kutatás között. Ennek köszönhetően a kutatási eredmények hamar megjelenhetnek konkrét termékekben és alkalmazásokban.

(idw – Eidgenössische Technische Hochschule Zürich - DLO)

Forrás: www.scinexx.de

Bárdossy Gergely