可用于真空的 maxon 电机, 适应极端条件。

短短几个月内 maxon 电机即与英国的 Instrument Design Technology(IDT)合作对小型无刷电机进行了改进,使其能够用于极端条件真空环境下的粒子加速器(同步)中。

英国牛津郡 Diamond Light Source(DLS)的粒子加速器中开展了各种研发项目。对飞机机翼负载的影响也象研究 HIV 病毒一样进行了认真研究,甚至古老的羊皮纸也被在不将其损坏的前提下进行了仔细观察。在同步加速器的 45000 平方米中,为研究分子结构将电子加速到 3 千兆电子伏(GeV),并产生亮度高达太阳的百亿倍的光线。为使电子不会因与空气份子碰撞而丢失,整个过程在真空中完成,只有大气压的十亿分之一。位于英格兰西北部威德尼斯的 Instrument Design Technology(IDT)公司提供全球领先的同步加速器设施,以及相应的技术支持。

根据 Diamond 研究所的要求,用于新的 X 射线光谱仪光束线 B18 的双晶单色器(DCM)应使用 maxon 直流电机驱动重要的布拉格旋转轴,来代替往常的步进电机。IDT 的首席执行官 Paul Murray 先生解释说:“我们希望在电机温度较低的情况下达到更高转数,以及运转平稳性超过此前使用步进电机时。步进电机运行时噪音较大,并且经常振动。这些问题排除之后立即改善了双晶单色器(DCM)的效果。新型电机必须在 10-8 托的真空下正常运行。”IDT 从 maxon motor UK 特邀请高级销售工程师保罗威廉斯先生,以协助解决问题。

具有耐热性的高功率无刷电动机的开发

量身定制的解决方案,对于英国和瑞士的 maxon 团队来说,是一项激起热情的挑战。这些挑战最终使得 maxon 公司能够回顾悠久的历史和改进高性能电机方面的许多成功经历,例如为适应诸如宇航和外科手术机器人等要求苛刻的应用。每个项目阶段均由经验丰富的工程师跟进。Williams 先生解释:“由于同步加速器的真空不允许受到破坏,我们必须分析电机的每个独立部件及其设计,检查是否有可能漏气。我们曾面临的挑战是研发一台高性能无刷电机、无粘合剂、无塑料,且具有极高的耐温性。”

此项客户要求的解决方案起始点为 maxon 的 EC 22 HD(Heavy Duty)电机。虽说它最初是针对海底石油开采所研发,但是此 22 毫米的无刷电机以其不锈钢激光焊接外壳以及在较大温度范围内的多种应用,符合在真空中使用的要求。作为无刷直流电机,从开始就比之前使用的步进电机性能更强、更安静且反应更灵敏。

针对在同步加速器中的应用而改进 EC 22 HD时,maxon motor 公司必须考虑到多种因素。其中首先是热量问题。在真空中无法像往常一样通过热对流来散热,因此容易产生过热现象。所以选择耐高温的电机十分重要。其他部件应尽可能地安排在能够通过热传导而降温的部位。同样至关重要的是齿轮要具有高传动比。在 10-7 托或更高的高真空度下,塑料及粘合接头会漏气。这种漏气问题会导致性能损失,并会影响到真空。因此发动机的每个部件均单独进行测试,如果有必要则将其改善。由于漏气危险因此无法使用常用粘合剂。所以电机组装主要是用微激光焊接完成。

通过航天项目中的工作,maxon 的工程师了解到一般用在发动机架中的轻润滑油对低压条件会有反应。因此,要使用一种惰性极强的润滑剂,在高真空条件下不会蒸发,此外还须考虑到电机操作特性和预期持续时间的相关变化。为进一步消除现有漏气源,电机还被暴露在 120 °C 的可控真空中 24 小时。针对 200 °C 高温设计的 EC 22 HD 电机经此证实它就是最佳的初始产品。

雪花状粉尘

双晶单色器(DCM)及其量身定制的 maxon EC 电机目前活跃在 Diamond Light Source 的光束线 B18 中,在重要试验中实现其作用。一组意大利科学家用这种光束线 B18 来研究大约 80 万年前落下的雪花状粉尘-大约相当于最初人类出现在地球上的时期。南极冰岩心由数十万年雨雪冰冻层和降雪时包裹住的微小灰尘颗粒组成,它们包含着气候、大气和地球上的火山活动方面的基本信息。借助 X 射线吸收光谱,研究人员能够检查灰尘的矿物成分,确定其起源,并得出结论,以说明几十万年间全球气候的变化模式。

 © maxon motor ag

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