حجمه أصغر من علبة ثقاباختراع أسرع محرك في العالم بمليون دورة بالدقيقة
إلى اليسار أسرع محرك بالعالم ويمينه معالج خاص لمتابعة الأداء والحفاظ على السرعة (معهد إلكترونيات التقنية بزيورخ)
تامر أبو العينين-زيورخ
أعلن اليوم باحثون بالمعهد الفدرالي للتقنية بزيورخ تصنيع أول محرك في العالم تتجاوز سرعة دورانه مليون دورة في الدقيقة الواحدة ولا يتعدى حجمه علبة ثقاب.
ويقول رئيس قسم إلكترونيات الطاقة بالمعهد البروفيسور يوهان كولار للجزيرة نت إن أقصى سرعة توصل إليها صانعو المحركات الدقيقة ربع مليون دورة في الدقيقة، قبل أن نتمكن بالتعاون مع شركة لصناعة المحركات وأخرى متخصصة في التعدين من بلوغ هذا الرقم القياسي.
ويتوقع كولار أن تكون أولى مجالات تطبيقات المحرك الفائق السرعة صناعات السيارات والطائرات، حيث تتطلب بعض الأجزاء حركة دقيقة وسريعة ومحكمة لبلوغ ضغط مناسب في زمن قياسي، فضلا عن الصناعات التقنية الدقيقة في مكونات الحاسوب أو الهاتف النقال أو الأجهزة الطبية.
تقنية مبتكرة
ويمكن للمحرك أن يصل بكفاءته إلى 100 واط واعتمد مخترعه الباحث بالمعهد كرستوف تسفيتسيغ على استخدام معدن التيتانيوم لخفته وصلابته ما يساعد على تحمل سرعة الدوران الهائلة داخله وتلافي تأثير قوة الطرد المركزي الناتجة.
واستخدم المخترع كريات صغيرة صنعت لتوائم نقل الحركة داخل المحرك، بحيث لا يؤدي الاحتكاك إلى فقدان السرعة، إذ كان معروفا قبل الاختراع أنه كلما زادت السرعة زادت كمية الطاقة المفقودة، حسب قول تسفيتسيغ.
تسجيل سرعة الدوران أثناء عمل المحرك (معهد إلكترونيات التقنية بزيورخ)
لكن المخترعين تمكنوا من تصميم معالج خاص لتنظيم سرعة الدوران وخفض الطاقة المهدرة إلى حدها الأدنى ما ساعد في الحفاظ على السرعة الناتجة والوصول بها إلى حدها الأقصى.
ولم يفصح المخترع الشاب عن سُمك الأسلاك النحاسية المستخدمة في المحرك، واكتفى بالقول إنها متناهية الدقة، ولم يكشف عن طبيعة المادة العازلة لتغليفها قبل وضعها في أسطوانة خاصة مصنوعة من الصلب.
ولا يقف طموح المخترع الشاب عند هذا الحد، بل سيقوم بالتعاون مع شريكه الباحث بنفس المعهد مارتين بارتولت, بالتخصص في مجال المحركات الفائقة السرعة وتطبيقاتها المختلفة، حيث يرى أن التقنيات المتناهية الدقيقة تواجه تحديات مختلفة مع تسابق الشركات لاقتناء أحدثها وتطبيقها، ما يضمن تسويقا سريعا لتلك المنتجات.
جيل جديد
ومع هذا الاختراع, بات العلماء يتحدثون عن جيل جديد من المحركات، حيث يتكون المحرك الكهربائي عادة من مغناطيس ثابت وموصل متحرك، إذ تشكل خطوط القوى بين أقطـاب المغناطيس مجـالا مغناطيـسيا ثابتا، ويصبح الموصل كهرومغناطيسيا بعد مرور تيـار كهربائي خلاله حيث يُنتج مجـالا مغناطيسيا آخر، فيقوي المجالان المغناطيسيان كل منهما الآخر ويدفعان ضد الموصل.
ويعتمد تشغيل المحرك الكهربائي على ثلاثة مبادئ رئيسية هي توليد التيار الكهربائي لمجال مغناطيسي، وتحديد اتجاه التيار في المغناطيس الكهربائي لموقع الأقطاب المغناطيسية، وتجاذب الأقطاب المغناطيسية أو تنافرها، ما يولد الحركة.
وينتج قطع المجال المغناطيسي جهدا في الاتجاه المعاكس للقوة المحرِّكة، يسمى القوة الدافعة الكهربائية المعاكسة التي تقلِّل سرعة دوران الحافظة، كما تقلل التيار الذي تحمله، وهي من العوامل الهامة التي تحدد كفاءة المحرك وقوة تحمله.
وتلعب خطوط القوى المغناطيسية دورا كبيرا في تحديد سرعة المحرك، إذ كلما قلت الخطوط، أصبح المحرك بطيئا، والعكس صحيح.
ونجح فريق البحث –حسب العلماء– في تحقيق معايير جديدة في تلك المنظومة لبلوغ سرعات فائقة، وفتحوا الباب أمام مختلف الصناعات التطبيقية التي تعتمد على السرعة لتطبيقات جديدة يستخدم هذا المحرك فيها.
المصدر:الجزيرة
تامر أبو العينين-زيورخ
ويقول رئيس قسم إلكترونيات الطاقة بالمعهد البروفيسور يوهان كولار للجزيرة نت إن أقصى سرعة توصل إليها صانعو المحركات الدقيقة ربع مليون دورة في الدقيقة، قبل أن نتمكن بالتعاون مع شركة لصناعة المحركات وأخرى متخصصة في التعدين من بلوغ هذا الرقم القياسي.
ويتوقع كولار أن تكون أولى مجالات تطبيقات المحرك الفائق السرعة صناعات السيارات والطائرات، حيث تتطلب بعض الأجزاء حركة دقيقة وسريعة ومحكمة لبلوغ ضغط مناسب في زمن قياسي، فضلا عن الصناعات التقنية الدقيقة في مكونات الحاسوب أو الهاتف النقال أو الأجهزة الطبية.
تقنية مبتكرة
ويمكن للمحرك أن يصل بكفاءته إلى 100 واط واعتمد مخترعه الباحث بالمعهد كرستوف تسفيتسيغ على استخدام معدن التيتانيوم لخفته وصلابته ما يساعد على تحمل سرعة الدوران الهائلة داخله وتلافي تأثير قوة الطرد المركزي الناتجة.
واستخدم المخترع كريات صغيرة صنعت لتوائم نقل الحركة داخل المحرك، بحيث لا يؤدي الاحتكاك إلى فقدان السرعة، إذ كان معروفا قبل الاختراع أنه كلما زادت السرعة زادت كمية الطاقة المفقودة، حسب قول تسفيتسيغ.
لكن المخترعين تمكنوا من تصميم معالج خاص لتنظيم سرعة الدوران وخفض الطاقة المهدرة إلى حدها الأدنى ما ساعد في الحفاظ على السرعة الناتجة والوصول بها إلى حدها الأقصى.
ولم يفصح المخترع الشاب عن سُمك الأسلاك النحاسية المستخدمة في المحرك، واكتفى بالقول إنها متناهية الدقة، ولم يكشف عن طبيعة المادة العازلة لتغليفها قبل وضعها في أسطوانة خاصة مصنوعة من الصلب.
ولا يقف طموح المخترع الشاب عند هذا الحد، بل سيقوم بالتعاون مع شريكه الباحث بنفس المعهد مارتين بارتولت, بالتخصص في مجال المحركات الفائقة السرعة وتطبيقاتها المختلفة، حيث يرى أن التقنيات المتناهية الدقيقة تواجه تحديات مختلفة مع تسابق الشركات لاقتناء أحدثها وتطبيقها، ما يضمن تسويقا سريعا لتلك المنتجات.
جيل جديد
ومع هذا الاختراع, بات العلماء يتحدثون عن جيل جديد من المحركات، حيث يتكون المحرك الكهربائي عادة من مغناطيس ثابت وموصل متحرك، إذ تشكل خطوط القوى بين أقطـاب المغناطيس مجـالا مغناطيـسيا ثابتا، ويصبح الموصل كهرومغناطيسيا بعد مرور تيـار كهربائي خلاله حيث يُنتج مجـالا مغناطيسيا آخر، فيقوي المجالان المغناطيسيان كل منهما الآخر ويدفعان ضد الموصل.
ويعتمد تشغيل المحرك الكهربائي على ثلاثة مبادئ رئيسية هي توليد التيار الكهربائي لمجال مغناطيسي، وتحديد اتجاه التيار في المغناطيس الكهربائي لموقع الأقطاب المغناطيسية، وتجاذب الأقطاب المغناطيسية أو تنافرها، ما يولد الحركة.
وينتج قطع المجال المغناطيسي جهدا في الاتجاه المعاكس للقوة المحرِّكة، يسمى القوة الدافعة الكهربائية المعاكسة التي تقلِّل سرعة دوران الحافظة، كما تقلل التيار الذي تحمله، وهي من العوامل الهامة التي تحدد كفاءة المحرك وقوة تحمله.
وتلعب خطوط القوى المغناطيسية دورا كبيرا في تحديد سرعة المحرك، إذ كلما قلت الخطوط، أصبح المحرك بطيئا، والعكس صحيح.
المصدر:الجزيرة
