Rewolucyjna technologia umożliwia produkowanie najbardziej wydajnych małych silników elektrycznych
Spośród wszystkich istniejących typów silników, bezżłobkowy silnik bezszczotkowy prądu stałego (SBLDC) osiąga najlepszą wydajność w takich zastosowaniach. Budowa silników SBLDC nie jest skomplikowana. Wirnik jest zamocowany na wale i składa się z magnesów stałych, a jego ruch wywoływany jest przez obracające się pole magnetyczne wytwarzane przez cylindryczne uzwojenie wykonane z plecionych drutów miedzianych. Żelazne widełki ograniczają pole magnetyczne wewnątrz silnika i wzmacniają magnetyczne oddziaływanie pomiędzy magnesami i uzwojeniem. Najbardziej krytycznym elementem silników jest uzwojenie, wykonywane obecnie z przeplatanych drutów miedzianych. Jest ono źródłem oddziaływania z magnesami i określa moc, jaką silnik może wytworzyć dla danego prądu. Finansowany przez UE projekt FlexCoil (obecnie znany pod nazwą MirmexCoil) miał na celu „wprowadzenie na rynek nowej generacji uzwojeń silnikowych i mikrosilników, które są łatwiejsze w budowie, bardziej wydajne niż tego typu jednostki dostępne obecnie w sprzedaży, a ponadto będą budowane w Europie”, mówi koordynator inicjatywy, dr François Baudart. „Rewolucjonizujemy sposób produkcji uzwojeń mikrosilników”. Zastąpienie tradycyjnych drutów miedzianych umożliwia ogromny skok wydajności Zamiast wytwarzać uzwojenia z długich drutów miedzianych, partnerzy projektu stworzyli innowacyjne uzwojenie w postaci wzorów miedzi na elastycznym materiale. Po starannym zwinięciu materiału w wiele warstw tworzących rurkę, otrzymujemy zupełnie nowy typ wysokowydajnego uzwojenia silnika. Uczeni opracowali własny proces umożliwiający opanowanie skomplikowanego i krytycznego etapu, jakim jest projektowanie wzorów na płytce drukowanej i zwijanie ich w kilka warstw z bardzo dużą precyzją. Testy laboratoryjne prototypów przyniosły doskonałe wyniki. „Jesteśmy przekonani, że dzięki naszej technologii nasze produkty mogą być nawet o 50 % mniejsze, możliwy jest też nawet 70 % wzrost dynamiki silnika”, zauważa dr Baudart. „Silnik generuje trzykrotnie mniej ciepła, a czas jego montażu jest dziesięciokrotne krótszy”. Szczegółowa analiza potwierdziła techniczną wykonalność rozwiązania. Oferuje ono szereg korzyści dla użytkowników w szerokim zakresie zastosowań. Klientom z branży mikrosilników wysokiej klasy technologia ta pozwala ograniczyć wzrost temperatury silnika. Im niższa temperatura, tym większa trwałość łożysk i uzwojenia. Producenci urządzeń stomatologicznych i chirurgicznych są zainteresowani zmniejszeniem ciężaru. Innowacyjne rozwiązanie zmniejsza masę silnika, która odpowiada za znaczną część całkowitej masy urządzeń. Producenci robotów biologicznych potrzebują rozwiązań zwiększających żywotność baterii, a jednocześnie umożliwiających utrzymanie niskiej wagi. Omawiane rozwiązanie zmniejsza masę silnika i poprawia jego wydajność. Kluczowym elementem w przypadku robotyki przemysłowej jest dynamika, od której wprost proporcjonalnie zależy wydajność. Silniki o większej mocy umożliwią szybszy ruch chwytaków robotów, zwiększając tym samym szybkość produkcji. Celem zakończonego już projektu było zwiększenie wolumenu produkcji, aby sprostać surowym wymaganiom użytkowników z branży medycznej. Dr Baudart mówi, że uczestnicy projektu planują ubiegać się o dalsze dofinansowanie, aby „wykazać, że są w stanie dostarczyć technologię na skalę i przy poziomie jakości, jakich oczekuje się od jedynego dostawcy kluczowych produktów przemysłowych”. Wówczas będą mogli przeprowadzić próby konsumenckie, sfinalizować strategię marketingową i przygotować się do pełnej komercjalizacji.
Słowa kluczowe
FlexCoil, mikrosilnik, uzwojenia, silniki elektryczne, SBLDC, uzwojenia przewodów, robotyka
