Automatische Übersetzung anzeigen
Dies ist eine automatisch generierte Übersetzung. Wenn Sie auf den englischen Originaltext zugreifen möchten, klicken Sie hier
#Neues aus der Industrie
{{{sourceTextContent.title}}}
Ein Hochgeschwindigkeitsmotor für kleine Satelliten
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Celeroton und Forscher von ETH haben einen ultraschnellen magnetisch frei geschwebten Elektromotor für Reaktionsräder entwickelt. Die Hochgeschwindigkeitsoperation erlaubt die intensive Miniaturisierung des Ansteuersystems und macht sie attraktiv für Gebrauch in den kleinen Satelliten
{{{sourceTextContent.description}}}
Schwindel erregende 150.000 Umdrehungen pro Minute: Forscher von ETH Zürich (Abteilung der Informationstechnologie und der Elektrotechnik) und Celeroton haben einen ultraschnellen magnetisch frei geschwebten Elektromotor für Reaktionsräder entwickelt. Die hohe Geschwindigkeit der Rotation erlaubt die intensive Miniaturisierung des Ansteuersystems und macht sie attraktiv für Gebrauch in den kleinen Satelliten.
Arda Tüysüz (ETH/PES, in der Front) und ein Angestellter von Celeroton-Arbeit über den neuen ultraschnellen Motor in ihrem Labor.
„Wirklich, gibt es nichts, das über es besonders neu ist,“ ist die bescheidene Richtung, die von Arda Tüysüz, ein postdoc an Energie-Electronic Systems-Labor ETH Zürichs (PES) verfolgt wird. „Die Elektronik, die Magnetlager, Verständnis des grundlegenden körperlichen Prinzips – es war aller dort bereits.“ Jedoch ist die Technikfähigkeit der PES-Forscher in ihrer Fähigkeit, diese Grundlagen in Hochgeschwindigkeitsmotor zu kombinieren offensichtlich, der 20mal als das hochmodern schneller laufen lassen können, und welches in beträchtlichem Ausmaß kleiner und Energiesparender ist. Gemeinsam mit dem ETH Zweit-Celeroton, haben Tüysüz und Kollegen eine neue Art magnetisch frei geschwebter Reaktionsradmotor entwickelt, der Geschwindigkeiten von mehr als 150.000 Umdrehungen pro Minute erreicht.
Elektrisch gefahrene Reaktionsräder dieser Art werden innerhalb der Satelliten benutzt, um die Haltung des Satelliten zu ändern. Hier wird das Reaktionsrad an einen Elektromotor über eine Welle (Rotor) angeschlossen. Sobald das Schwungrad, das durch diesen Motor angetrieben ist, in eine Richtung über seine eigene Achse sich dreht, wird ein Drehmoment dem Satelliten übermittelt, der sich dann in die entgegengesetzte Richtung und folglich in eine neue Orientierung dreht.
In vorhandenen Systemen werden die Rotoren und die Reaktionsräder gewöhnlich an den Kugellagern angebracht, die verhältnismäßig schnell abnutzen. Um mechanischen Verschleiß herabzusetzen, werden Motoren dieser Art normalerweise langsam als 6.000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Sie müssen in einer luftdicht verschlossenen Wohnung in einer Unterdruckstickstoffatmosphäre auch gespeichert werden, um Oxidation der Materialien und der Verdampfung des Schmiermittels zu vermeiden.
Außerdem sind die Bälle in einem Kugellager nicht genau identisch und verursachen Kräfte, die zusammen mit der Unausgeglichenheit der Rotorübergangs-microvibrations zur Wohnung des Satelliten. Dieses verringert die Positionierungsgenauigkeit, die Satelliten aufweisen müssen, um zu gewähren, zum Beispiel, Laser-Maß oder Intersatellitenkommunikation. Das heißt, genügende Gründe für ETH Zürich und Celeroton, ein neues, magnetisch frei geschwebtes Elektroantriebsystem zu entwerfen.
Die Entwicklungsarbeit fing vor einigen Jahren mit einer Doktorarbeit am PES an. Vor eine Anfangsdemonstrationseinheit wurde von den Forschern zwei Jahren bei einer Spezialistenkonferenz in Japan dargestellt. Vor kurzem, an einem internationalen Symposium im Juni dieses Jahr, stellten sie einen Anfangsprototyp einer neuen Art Motor für kleine Satelliten dar.
Dieser Prototyp kann an bis 150.000 U/min in der Vergangenheit bearbeitet werden – schneller als vergleichbare Modelle, da der Rotor in ein Magnetfeld schwimmt. Die hohe Drehzahl hat den Forschern erlaubt, eine markierte Reduzierung in der Größe des Ansteuersystems zu erzielen, da sie den gleichen Drehimpuls wie ein großer Motor trotz seiner kleineren Maße liefert. Dieses macht es attraktiv für Gebrauch in den kleinen Satelliten mit Größen auf der Skala eines shoebox.
„Magnetische Unterstützung erlaubt uns auch, die Erschütterungen zu vermeiden,“ sagt Tüysüz. Da das System nicht Schmierung erfordert, kann es in einem Vakuum bearbeitet werden, das es perfekt für Gebrauch im Raum macht. Darüber hinaus ermöglicht magnetische Unterstützung auch dem Reaktionsrad, sich weich und glatt zu drehen, da es keinen Reibungswiderstand gibt, wenn das System beginnt sich zu bewegen.
„Als Ganzes angesehen, ist das neue System, das wir uns entwickelt haben, komplex,“ sagt Tüysüz. Verfeinerte Leistungselektronik sind erforderlich, es zu steuern und zu steuern. „Dieses bindet herein tadellos mit einem anderen Kernbereich der Sachkenntnis des Macht-Electronic Systems-Labors,“ sagt den Elektroingenieur. Tüysüz arbeitet z.Z. an, wie man weiter die Systemsteuerungselektronik entwickelt und verbessert.
Das System, das von den ETH-Forschern und von ihren Kollegen bei Celerotron entwickelt wird, ist nur ein Prototyp, der benutzt wurde, um das Funktionsprinzip zu zeigen. Die Ergebnisse sind auf Konferenzen dargestellt worden, aber das System ist nicht noch handelsüblich. Dennoch ist Anfangsinteresse bereits von den verschiedenen Parteien, hauptsächlich die Europäische Weltraumbehörde (ESA) ausgedrückt worden.
Dieses Projekt wurde finanziell durch das Zustands-Sekretariat für Ausbildung, Forschung und Innovation (SERI) gestützt.