Trucul cu magnet: o nouă invenție face ca vibrațiile să dispară

La Universitatea din Viena a fost inventat un nou tip de tehnologie de amortizare a vibrațiilor care rezolvă astfel de probleme într-un mod neobișnuit: se folosesc electromagneți permanenți. Acești magneți, ca și magneții permanenți obișnuiți, își mențin magnetismul în permanență fără a fi nevoie de o sursă de energie, dar sunt echipați și cu o bobină, astfel încât magnetismul lor să poată fi schimbat foarte rapid folosind un impuls electric. Acest lucru face posibilă, de exemplu, suprimarea activă a vibrațiilor din oglinzile telescoapelor mari și, astfel, creșterea semnificativă a performanței acestora.

O platformă plutitoare cu precizie nanometrică

Sistemul de amortizare a vibrațiilor de la Universitatea de Tehnologie din Viena constă dintr-o bază fixă ​​permanent și o platformă care plutește liber deasupra acesteia. Platforma este suspendată în aer și menținută pe loc de forțe magnetice puternice. Apoi, mai multe actuatoare electromagnetice pot regla poziția platformei cu mare precizie în fracțiuni de secundă – chiar și atunci când pe această platformă este instalată o sarcină care cântărește câteva kilograme.

„În aplicațiile sensibile, cum ar fi poziționarea pieselor de oglindă, poziția acestei platforme trebuie menținută stabilă la câteva zeci de nanometri”, spune profesorul Ernst Senskes de la Institutul de Tehnologie de Automatizare și Control de la Universitatea din Viena posibil dacă puteți compensa chiar și vibrațiile mici ale solului, de exemplu „Acele care apar atunci când cineva trece în afara laboratorului sau cele cauzate de vibrațiile normale ale clădirii”.

Prin urmare, poziția platformei trebuie măsurată foarte precis și orice mișcare trebuie să i se reziste imediat. Acest lucru face posibilă suprimarea foarte eficientă a vibrațiilor, în special a vibrațiilor de joasă frecvență, care sunt de obicei o problemă în astfel de aplicații.

Electromagneții au nevoie de putere constantă

„Electromagneții sunt de obicei folosiți pentru o astfel de amortizare activă a vibrațiilor. Curentul circulă prin bobine într-un câmp magnetic și, în funcție de cât de puternic este acest curent, pot fi generate diferite forțe. Aceasta funcționează cu mare viteză și precizie”, explică directorul. al institutului, profesorul Georg Schetter.

Dar unul dintre principalele dezavantaje ale acestei tehnici este că curentul trebuie să curgă constant, altfel forțele magnetice dispar imediat. Magneții permanenți, pe de altă parte, își pot menține proprietățile magnetice pentru orice perioadă de timp fără nicio sursă de energie externă – odată ce au fost magnetizați de un câmp magnetic foarte puternic.

Magneții permanenți pe care îi folosim în viața noastră de zi cu zi, așa cum îi cunoaștem drept plăci magnetice sau magneți de frigider, sunt fabricați și astfel: aveți nevoie de un material adecvat, magnetizabil și îl expuneți imediat la un câmp magnetic puternic. Acest lucru creează un sistem magnetic în material, făcându-l să rămână permanent magnetic.

Remagnetizarea magneților permanenți într-o manieră țintită

Cercetătorii au reușit acum să combine avantajele electromagneților și ale magneților permanenți în absorbția vibrațiilor folosind așa-numiții electromagneți permanenți. „Acesta este un magnet permanent care este echipat și cu o bobină”, spune Sensex. Atâta timp cât puterea magnetului permanent este în intervalul corect, acesta nu necesită putere și platforma plutitoare este menținută pe loc. Sunt necesare doar mici măsuri corective de către motoare pentru a compensa vibrațiile.

Cu toate acestea, dacă puterea magnetului permanent nu mai este adecvată, de exemplu pentru că greutatea care se sprijină pe platforma plutitoare s-a deplasat sau pentru că trebuie să fie înclinată, se folosesc metode mai riguroase: un impuls de curent scurt și puternic este trimis prin bobina, creând momentan un câmp magnetic extrem de puternic și astfel modifică și magnetismul magnetului permanent. Prin setarea corectă a puterii pulsului magnetic, magnetul permanent poate fi setat la un nou punct de operare, unde rămâne din nou staționar fără a fi nevoie de o sursă de alimentare.

Prototip în lucru, brevet în curs

Acest control poate fi automatizat: sistemul recunoaște automat dacă este încă aproape de punctul de operare dorit sau dacă este necesară remagnetizarea. „Am dezvoltat tehnologia de control necesară în ultimii doi ani și deja funcționează foarte bine”, spune Ernst Sensex. Invenția a fost deja patentată cu sprijinul echipei de sprijin pentru cercetare și transfer de la Universitatea de Tehnologie din Viena.

„Cu prototipul nostru, am demonstrat că este posibil să suprimăm vibrațiile foarte precis și să economisim energie”, spune Georg Schetter, „Această tehnologie ar fi ideală, de exemplu, pentru telescoape mari, care ar trebui să fie posibile pentru a alinia telescopul cu „Diferitele zone ale cerului, oglinzile trebuie apoi aliniate foarte precis și menținute stabile în fiecare poziție și tocmai pentru asta ar fi ideală tehnologia noastră”.

Dar, în principiu, tehnologia de amortizare a vibrațiilor care utilizează magneți permanenți electrostatici poate fi, desigur, aplicată în alte domenii, cum ar fi producția precisă de cipuri optice și semiconductoare la scară largă de înaltă calitate, motoare adaptive sau tehnologia de măsurare de precizie în laboratoare. „Tehnologia noastră este o soluție interesantă oriunde aveți nevoie de cea mai mare rezoluție posibilă care poate fi afectată de vibrații”, cred cercetătorii.