Elektropermanentmagnete lassen Vibrationen verschwinden
Schon geringe Vibrationen können Präzisionsmessungen stören, etwa bei Mikroskopen oder Teleskopen. Deshalb versucht man, Schwingungen zu dämpfen, etwa durch aktives Gegensteuern mit Elektromagneten. Diese brauchen allerdings permanent Strom. Wiener Forscher haben nun eine neuartige Vibrationsdämpfung mittels Elektropermanentmagneten patentiert. Diese sind dauerhaft magnetisiert, bei Bedarf kann ihre Magnetisierung aber blitzschnell durch einen Strompuls verändert werden.
Das von Forschern des Instituts für Automatisierungs- und Regelungstechnik der Technischen Universität (TU) Wien entwickelte Vibrationsdämpfungssystem besteht aus einer fest montierten Basis, über der eine Plattform durch starke magnetische Kräfte schwebt. Mehrere elektromagnetische Bauelemente können dann die Position der Plattform in Sekundenbruchteilen präzise feinjustieren, indem sie jeder kleinsten Bewegung sofort gegensteuern.
Last von mehreren Kilogramm montierbar
Das funktioniert selbst dann, wenn auf der Plattform eine Last von mehreren Kilogramm montiert wird. "In sensitiven Anwendungen, wie der Positionierung von Spiegelsegmenten, muss die Position dieser Plattform auf einige zehn Nanometer genau stabil gehalten werden", erklärte TU-Forscher Ernst Csencsics.
Meist würden für solche aktive Schwingungsdämpfungen Elektromagnete verwendet, betonen die Forscher in einer Aussendung. Dabei werden Spulen in einem Magnetfeld von Strom durchflossen. Je nachdem, wie stark dieser Strom ist, können sehr schnell und präzise unterschiedlich große Kräfte erzeugt werden. Dass ständig Strom fließen muss, ist aber gleichzeitig ein Nachteil dieser Technologie.
Ohne Energiezufuhr von außen
Die TU-Forscher setzten deshalb auf Permanentmagnete, die ihre magnetischen Eigenschaften auch ohne Energiezufuhr von außen beliebig lange aufrechterhalten, und rüsteten diese zusätzlich mit einer Spule aus. Solange die Kraft des Permanentmagneten im richtigen Bereich liegt, benötigt er keinen Strom. Nur bei Bedarf kann mit einem kurzen, starken Stromimpuls über die Spule die Magnetisierung des Permanentmagneten verändert werden.
"Wir haben mit unserem Prototyp gezeigt, dass auf diese Weise eine extrem präzise und stromsparende Vibrationsunterdrückung möglich ist", erklärte Georg Schitter, Vorstand des Instituts für Automatisierungs- und Regelungstechnik der TU Wien. Den Forschern zufolge würde diese, im Rahmen der jüngst bei der IEEE Advanced Intelligent Mechatronics Conference in Boston (USA) präsentierte Technik zum Beispiel gut zu großen Teleskopen passen, die aus mehreren Spiegelsegmenten bestehen. Auch auf andere Bereiche ließe sie sich anwenden, etwa im Bereich der Präzisionsfertigung von Halbleiterchips und großen Qualitätsoptiken oder der laborgebundenen Präzisionsmesstechnik.
Service: Konferenz-Publikation: https://go.apa.at/33cDj1MW