Rozwój technologii otwartego wirnika
Jeden z najnowszych projektów opracowywanych w ramach ambitnego programu badawczego Czyste niebo finansowanego ze środków UE to projekt demonstracyjny koncepcji zrównoważonego i ekologicznego silnika (SAGE) SAGE 2. Jego celem jest opracowanie technologii odkrytego śmigła przeciwbieżnego (CROR), która powinna umożliwić radykalne ograniczenie zużycia paliwa w porównaniu z obecnie używanymi samolotami. Głównym założeniem projektu HT° MOTOR WINDINGS (Reliability assessment of key technologies for high temperature electrical machines) było zapewnienie niezawodnej pracy systemów przeciwoblodzeniowych na śmigłach CROR. Aby to osiągnąć, prowadzono prace związane z oceną przydatności różnych materiałów do zastosowania w uzwojeniach silników maszyn elektrycznych pod kątem działania w wysokich temperaturach. Uczeni przetestowali różne rozwiązania na odpowiednich maszynach testowych, by określić odporność na wyładowania częściowe i wytrzymałość dielektryczną. Były to między innymi emaliowane przewody impregnowane izolacyjnym polimerem lakierowym, przewody pokryte włóknem szklanym impregnowane żywicą epoksydową oraz przewody z izolacją ceramiczną. Napięcie zapłonu wyładowań niezupełnych zmierzono w temperaturze od 20 do 300°C, a wytrzymałość dielektryczną w temperaturze 300°C. Spośród wszystkich badanych rozwiązań przewody z izolacją ceramiczną okazały się mieć największy potencjał w zakresie wytwarzania uzwojeń silnika, odpornych na wysokie temperatury. Zgodnie z wynikami badania, wytrzymałość na przebicie była niższa w temperaturze 300°C. Skuteczność izolacji okazała się nieco mniejsza niż w przypadku materiałów organicznych. Naukowcy zaobserwowali również, że opór bierny pojemnościowy pozostaje stabilny, natomiast wzrasta napięcie zapłonu wyładowań niezupełnych. Pomimo obiecującego potencjału przewodów ceramicznych w zakresie budowy cewek silników, problemem jest kruchość materiałów ceramicznych, utrudniająca umieszczanie takich uzwojeń w silniku. Jeżeli jednak uda się pokonać to ograniczenie, możliwe będzie stosowanie materiałów ceramicznych w temperaturach wynoszących nawet 500°C.
Słowa kluczowe
Technologia odkrytego wirnika, wysokie temperatury, uzwojenie silnika, maszyny elektryczne, przewody izolowane ceramicznie
