Hiilinanojohtimista käämit sähkömoottoriin

Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa (LUT) on kehitetty tiettävästi maailman ensimmäinen hiilinanojohtimia käämityksessään soveltava sähkömoottorin prototyyppi.

Siinä käytetään perinteisen kuparikäämityksen sijaan hiilinanolankakäämitystä. Testimoottorin teho on 40 wattia ja pyörimispyörimisnopeus 15 000 kierrosta minuutissa. Hyötysuhde on pienmoottoreille tyypillisesti lähes 70 prosenttia.

Hiilinanolangoilla on mahdollisuuksia parantaa sähkömoottorien energiatehokkuutta ja suorituskykyä. Moottorikäämityksiin tutkijat etsivät kuparia ja ylipäätään metalleja korvaavia materiaaleja.

Hiilinanolangat ovat kevyitä ja esimerkiksi Rice Universityn tutkijat ovat osoittaneet, että märkäkehrätty hiilinanoputkien kuitu kuljettaa jopa neljä kertaa niin paljon virtaa kuin samanpainoinen kuparilanka.

Ricen hiilikuitujohdin on valmistettu erityyppisien hiilinanoputkin seoksesta. Täysin metallimaisista nanoputkista valmistettuna syntyisi ihanteellinen johdin mutta sellaista ei ainakaan vielä pystytä valmistamaan.

Sähkömoottoreissa keveys on eduksi erityisesti roottorikäämien massan kevenemisenä, jolloin kierroslukunopeutta voitaisiin kasvattaa.

LUT:n rakentamassa protomoottorissa on käytetty yhdysvaltalaisen Rice Universityn ja japanilaisen Teijin Aramidin Hollannissa kehittämää hiilinanolankaa.

Langan kehittämistyö on vielä aluillaan, mutta sitä LUT:lle toimittanut Teijin Aramidin bisneskehitysjohtaja Marcin Otto näkee hiilinanolangan kehityksessä suuria mahdollisuuksia, kuten moottorin suunnittelua LUT:ssä johtanut professori Juha Pyrhönenkin.

Sähkökoneiden kehittämisestä Pyrhönen näkee, että esimerkiksi suprajohtavuus ei näytä kehittyvän niin, että se voisi ratkaista sähkökoneiden häviöongelmia. Hiili sen sijaan voi olla tässä avainasemassa: hiilikäämien käytännön johtavuus voisi olla parhaimmillaan jopa kolminkertainen kupariin nähden.

Aiheesta aiemmin:

Hiilinanoputkijohtimet haastavat kuparin

Uusvanha sähkömoottori