Metallilasi tekee sähkömoottoreista tehokkaampia16.03.2026
”Etsimme tapoja leikata näitä hyötysuhdehäviöitä parantamalla sähkömoottoreissa käytettyjä materiaaleja. Nykyisissä moottoreissa staattori- ja roottorikomponentit on valmistettu tavanomaisista pehmeistä magneettisista, karkearakeisista rautaseoksista. Vaikka nämä seokset on jo optimoitu, niillä on silti suhteellisen suuria hystereesihäviöitä jatkuvan uudelleenmagnetoinnin aikana. Haluamme korvata nämä tavanomaiset kiteiset seokset amorfisilla, lasin kaltaisilla seoksilla, koska ne menettävät tuskin lainkaan energiaa uudelleenmagnetoinnin aikana”, sanoo Ralf Busch, joka on työskennellyt tämän lähestymistavan parissa kansainvälisen konsortion kanssa neljän vuoden ajan. ”Häviöt vähenevät dramaattisesti, kun kiteet ovat erittäin pieniä, eli rakenteeltaan nanokiteisiä, tai kun kiderakenne puuttuu kokonaan, eli materiaali on lasin kaltaista eli amorfista.” Nimestään huolimatta metallilasi on kaikkea muuta kuin hauras; se on materiaali, jonka lujuus on huomattavasti suurempi kuin teräksen. Termi 'lasi' viittaa yksinomaan materiaalin sisäiseen rakenteeseen, joka on amorfinen – eli siitä puuttuu kidehila. Metallilaseissa atomit ovat epäjärjestyksessä, amorfisessa järjestyksessä, jolta puuttuu pitkän kantaman jaksollisuus”, Busch selittää. Lasimaisia metalleja laseja voidaan käsitellä kuten muoveja ja muovata käytännössä mihin tahansa muotoon ruiskupuristamalla tai kuten tässä projektissa, metallien 3D-tulostuksella, jota nykyään käytetään sähkömoottorin osien valmistukseen. Oikeilla ominaisuuksilla varustettujen seosten suunnittelu osoittautui kutenkin erittäin haastavaksi tehtäväksi. Läpimurto tapahtui hieman yli vuosi sitten", sanoo Ralf Busch. Saarbrückenin tutkijat tunnistivat kolme seosta, jotka kestävät kiteytymistä ja joilla on ominaisuudet, joita tarvitaan täysin lasin kaltaisten metallisten moottorin komponenttien tulostamiseen onnistuneesti. Pohjatyötä on siis luotu energiatehokkaammille ja ympäristöystävällisemmille sähkömoottoreille, joiden käyttökomponentit on valmistettu lasimaisesta metallista. ”Haasteena on nyt kehittää prosessia niin, että se toimii luotettavasti sekä käytännössä että teollisessa mittakaavassa”, lisää professori Matthias Nienhaus. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Sähkömoottorit muuntavat sähköä liikkeeksi, mutta eivät koskaan täydellisellä hyötysuhteella. Prosessissa menetetään aina energiaa, ja mitä nopeammin moottori käy, sitä suuremmat häviöt ovat. ”Ja mitä pienempiä moottorit ovat, sitä tehottomammiksi ne tulevat – ilmiö tunnetaan nimellä rautahäviö”, selittää Saarlandin yliopiston professori Ralf Busch.