Ferrofluid σε κινητήρα πατιNιού: ψύξη μέσω του διακένου, πλεονεκτήματα και όρια

Το ferrofluid είναι ένα μαγνητικό υγρό που τοποθετείται στο διάκενο ενός κινητήρα-τροχού, το λεπτό κενό ανάμεσα στους μαγνήτες και τον στάτορα. Συγκρατημένο στη θέση του από τους μαγνήτες, αντικαθιστά τον αέρα σε αυτό το σημείο και επιτρέπει στη θερμότητα από τις περιελίξεις να περάσει στο κέλυφος πολύ καλύτερα από ό,τι αυτός. Είναι ένας τρόπος ψύξης ενός κινητήρα χωρίς να τρυπηθεί. Ωστόσο, έχει τα όριά του και δεν ταιριάζει σε όλα τα μηχανήματα. Δείτε πώς λειτουργεί και πότε να το εξετάσετε.

Το πρόβλημα: ένα στρώμα αέρα ανάμεσα σε δύο ζεστά εξαρτήματα

Σε έναν κινητήρα πλήμνης, η θερμότητα γεννιέται κυρίως στις περιελίξεις του στάτορα, στο κέντρο. Για να βγει, πρέπει να διασχίσει το διάκενο, μετά το κέλυφος και τη ζάντα, πριν φτάσει στον εξωτερικό αέρα. Ωστόσο, ο αέρας είναι κακός αγωγός της θερμότητας: αυτό το λεπτό στρώμα, έστω και πολύ λεπτό, δρα σαν μονωτής. Η θερμότητα συσσωρεύεται τότε στον στάτορα, και ο κινητήρας ανεβάζει θερμοκρασία κατά τις επαναλαμβανόμενες προσπάθειες.

Οι προέλευσεις αυτής της θερμότητας, οι απώλειες στον χαλκό και στον σίδηρο, αναλύονται στον οδηγό μας γιατί ένας ηλεκτροκινητήρας ζεσταίνεται. Εδώ, μας ενδιαφέρει η διαδρομή που ακολουθεί για να βγει.

Τι είναι ένα ferrofluid;

Ένα ferrofluid είναι ένα υγρό, γενικά ένα έλαιο, στο οποίο επιπλέουν εξαιρετικά λεπτά μαγνητικά σωματίδια, στην κλίμακα του νανομέτρου. Είναι επικαλυμμένα για να μην συσσωματώνονται και παραμένουν σε εναιώρημα. Σε κατάσταση ηρεμίας, το υγρό φαίνεται μαύρο και ελαιώδες· κοντά σε έναν μαγνήτη, έλκεται και συγκεντρώνεται εκεί όπου το μαγνητικό πεδίο είναι πιο ισχυρό.

Αυτά τα υγρά χρησιμοποιήθηκαν αρχικά στη βιομηχανία, για παράδειγμα για τη δημιουργία στεγanών τσιμουχών γύρω από περιστρεφόμενους άξονες ή για την ψύξη ορισμένων ηχείων. Ο κόσμος του ποδηλάτου και του ηλεκτρικού πατινιού τα υιοθέτησε για τους κινητήρες-τροχούς.

Πώς ψύχει τον κινητήρα

Σε έναν κινητήρα πλήμνης, το σημείο όπου το μαγνητικό πεδίο είναι πιο ισχυρό είναι ακριβώς το διάκενο, ανάμεσα στους μαγνήτες και τα δόντια του στάτορα. Μια μικρή ποσότητα ferrofluid που τοποθετείται στον κινητήρα κατανέμεται από μόνη της εκεί και παραμένει, ακόμα και όταν ο τροχός περιστρέφεται.

Το υγρό σχηματίζει τότε μια γέφυρα ανάμεσα στον στάτορα και τους μαγνήτες που είναι κολλημένοι στο κέλυφος. Η θερμότητα από τις περιελίξεις διασχίζει αυτή τη γέφυρα πολύ πιο εύκολα από το αρχικό στρώμα αέρα, και στη συνέχεια περνά στο κέλυφος, το οποίο βρίσκεται σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα και τη ζάντα. Ο κινητήρας δεν παράγει λιγότερη θερμότητα, αλλά την αποβάλλει καλύτερα: η θερμοκρασία του ανεβαίνει λιγότερο γρήγορα κατά τις προσπάθειες, και οι αιχμές θερμοκρασίας μειώνονται.

Σημαντικό σημείο: το ferrofluid απλώς μετατοπίζει τη θερμότητα προς το κέλυφος. Εάν το ίδιο το κέλυφος είναι ήδη ζεστό, για παράδειγμα μετά από μια μακρά προσπάθεια χωρίς άνεμο ή σε ένα κλειστό φέρινγκ, το κέρδος μειώνεται.

Τα όρια και τα μειονεκτήματα

Μια ελαφριά τριβή σε υψηλή ταχύτητα

Το υγρό βρίσκεται ανάμεσα σε ένα σταθερό μέρος και ένα μέρος που περιστρέφεται. Δημιουργεί επομένως μια ιξώδη τριβή, σαν ένα παχύ έλαιο. Αυτή η τριβή αυξάνεται με την ταχύτητα περιστροφής: είναι αμελητέα σε χαμηλή ταχύτητα και γίνεται πιο αισθητή σε υψηλή ταχύτητα, όπου καταναλώνει ένα μικρό μέρος της ισχύος.

Ένα υγρό που γηράσκει

Με τη θερμότητα και τον χρόνο, το έλαιο μεταφοράς μπορεί να εξατμιστεί ή να υποβαθμιστεί, και το υγρό να χάσει τις ιδιότητές του. Πρέπει τότε να ξαναμπεί, ή να καθαριστεί και να ξαναγίνει η πλήρωση. Η διάρκεια ζωής εξαρτάται από το προϊόν και τη χρήση· μόνο ο κατασκευαστής του μπορεί να το υποδείξει.

Η καθαριότητα

Το άνοιγμα ενός κινητήρα που περιέχει ferrofluid είναι βρώμικο: το μαύρο υγρό απλώνεται στους μαγνήτες, στον στάτορα και στα χέρια. Τα μεταλλικά σωματίδια ή η σκόνη που εισέρχονται στον κινητήarα βρίσκονται παγιδευμένα στο υγρό. Αυτό πρέπει να ληφθεί υπόψη εάν επεμβαίνετε συχνά στους κινητήρες σας.

Η σωστή ποσότητα

Πολύ λίγο υγρό αφήνει ζώνες αέρα στο διάκενο· πάρα πολύ υγρό αυξάνει την τριβή και μπορεί τελικά να διαρρεύσει έξω από το διάκενο. Η ποσότητα εξαρτάται από τον κινητήρα και το προϊόν: πρέπει να ακολουθούνται οι οδηγίες του κατασκευαστή του υγρού για το μέγεθος του εν λόγω κινητήρα. Και ο κινητήρας πρέπει να είναι καθαρός και στεγνός πριν από την πλήρωση.

Ferrofluid ή εξαερισμός;

Και οι δύο λύσεις αποσκοπούν στον ίδιο στόχο μέσω αντίθετων δρόμων. Ο εξαερισμός, όπως ο εξαερισμός μας για κινητήρες από PETG με έξι πτερύγια, ανοίγει τον κινητήρα για να περάσει ο αέρας απευθείας στις περιελίξεις. Το ferrofluid κρατά τον κινητήρα κλειστό και βελτιώνει την αγωγιμότητα προς το κέλυφος.

Δεν πουλάμε ferrofluid. Στους κινητήρες μας MHS, MHT, XHS και XHT, η λύση που προτείνουμε είναι ο εξαερισμός, για χρήση σε στεγνό και σε πίστα. Για καθημερινή χρήση σε όλες τις καιρικές συνθήκες, ένας ευρύτερος κινητήρας, που ζεσταίνεται λιγότερο με ίση προσπάθεια, είναι συχνά πιο απλός: δείτε τον οδηγό μας για τα μεγέθη κινητήρων και εκείνον για τον εξαερισμό. Το σύνολο των κινητήρων μας παρουσιάζεται στην κατηγορία κινητήρες ηλεκτρικού πατινιού.