İyonik sıvılar: e-mobilitede yenilikçi paratoner

Elektrik motorları rulmanlarındaki elektro erozyon, uzun zamandır bilinen bir kavramdır. E-mobilitenin artan yükselişi bu konuya yeni bir boyut kazandırıyor.

Motorların ve jeneratörlerin sürekli hız kontrolü için modern güç iletim sistemlerinde frekans kovertörlerin artan kullanımı, elektrik erozyonun nedeniyle daha fazla hasara yol açacağından, konu gelecekte daha fazla önem kazanacaktır. Ayrıca otomotiv taşıt güç sistemlerinde olduğu gibi daha yüksek voltaj kullanmaya yönelik mevcut trendler, gelecekte daha yüksek enerji deşarjlarına neden olacaktır. 20 yılı aşkın süredir triboloji uzmanı Klüber Lubrication, özellikle bu segmentte yenilikçi yağlayıcı konseptleri için iyonik sıvıların kullanımı konusunda araştırma yapıyor. Bu modern konsept, yağlayıcıyı zararlı potansiyellerin oluşmasını önlemek için bir "paratonere" dönüştürür. Bu yeni nesil özel yağlayıcılar hız, sorunsuz çalışma ve daha uzun çalışma ömrü gibi araçla ilgili verilere ek olarak elektrik iletkenliği konusunu da ele alıyor.

Elektro erozyonun neden olduğu hasar

Elektrik motorlarının veya diğer elektrikli ekipmanların rulmanlarındaki elektrik erozyonu, dönen eleman ve yuvarlanma yolu arasındaki temas bölgesinden istenmeyen akım geçişinden kaynaklanır. Böylece yüzeyi yerel olarak eriten ısı ortaya çıkar. Birkaç mikro metre boyutunda küçük çukurlar oluşur. Sonraki operasyonda, ikincil hasar olarak yuvarlanma yolu boyunca oluklar oluşabilir. Her iki tür hasar da ilk başta istenmeyen yatak gürültüsünün oluşmasına ve sonuç olarak erken arızaya neden olur.

Bu sorunu çözmek için birkaç tasarım yaklaşımı vardır: iç veya dış halkaları izole ederek veya seramik döner elemanlar kullanarak. Ancak bu önlemler, ortaya çıkardıkları yüksek maliyetlere rağmen her zaman başarı sağlamaz. Daha basit ama daha ümit verici bir yaklaşım, üretilen akımları dağıtmak için ekipmanın bir tasarım öğesi olan yağlayıcı seçiminde düşük empedanslı bir ürün kullanmaktır.

Bununla birlikte, temel olarak, yağlayıcılar yalıtkanlardır. Metalden yapılmış yatak bileşenlerinde voltaj oluşumunu artırdıkları için elektrik akımlarının geçişini tam olarak engellerler. Geleneksel çözümler, bir yandan parazitik akımları da önleyebilen grafit ve karbon bazlı siyah yağlayıcıların kullanımını içerir. Öte yandan, düzgün çalışmayı engelleyen siyah, katı grafit parçacıkları içerirler. Bu tür partiküller zamanla sürtünme noktasından yer değiştirdiğinden ve mekanik yük tarafından değişime maruz kaldığından, bu greslerin elektrik iletkenliği sürekli olarak azalır.

Umut veren yağlayıcı yenilikleri

Üretilen akımları dağıtmak için iyonik sıvılar ekleyerek yağlayıcıyı iletken hale getirme yöntemi, "siyah yağlayıcıların" kullanımına göre açık avantajlar gösterir. Özellikle yüksek frekanslı EDM (Elektrik Deşarjlı İşleme) akımları, uygun yağlayıcı tasarımları ile nötralize edilebilir.

Klüber Lubrication şu anda böyle bir çözüm sunabilen tek üretici olarak yağ formülasyonlarında iyonik sıvıların kullanılması alanında üç patente sahiptir. Bu patentlerden biri, bir baz yağ olarak kullanımlarını ifade ederken, diğer iki patent, katkı maddesine atıfta bulunmaktadır.

İyonik sıvıların geçmişi

Basit bir ifadeyle, iyonik sıvılar sıvı tuzlardır. Kristal yapıları kararlı değildir çünkü yük yer değiştirme ve sterik etkiler ile engellenir. Tanım gereği, bu tuzların erime noktası 100 ° C'nin altındadır ve çoğu durumda bu noktanın çok altındadır, bunun sonucunda tuzlar oda sıcaklığında zaten sıvıdır. İyonik sıvıların özellikleri, katyonlar veya anyonlar değiştirilerek ihtiyaçlara göre değiştirilebilir. Bu nedenle, kimyasal proses mühendisliğinin birçok alanında kullanım için önceden belirlenmiştir.

İyonik sıvılar ve özellikleri yüz yıldan fazla bir süredir bilinse de gereken ilgiyi görmemiş ve ürünlerde veya işlemlerde kullanılmamıştır. Elektrik iletkenlikleri sayesinde istenmeyen akım geçişini azaltmaları, onları elektrik motorlarındaki yataklar için ilginç bir çözüm haline getirir.

Klüberlectric BQ 72-72, hız ve sıcaklığın bir fonksiyonu olarak A cinsinden ölçülen EDM akımları (TU Darmstadt)

Yeterli sayıda katyon ve anyon ile iyonik sıvılar da oksidasyona karşı mükemmel direnç sunar. Termal olarak kararlıdırlar ve 150 ° C'ye kadar yüksek sıcaklıklarda kullanılabilirler, zor tutuşurlar, çözünebilirdir ve toksik değildir. Son derece düşük buhar basınçları bir başka avantajdır. İletken parçacıklar içeren özel yağlayıcıların aksine, iyonik sıvıların gürültü üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur. Birkaç gres, yüksek hızlara uygunluğunu şimdiden kanıtladı. Şu anda 1 milyon n x dm'yi aşan hız faktörlerine ulaşıyorlar. Klüber Lubrication ise > 2 milyon n x dm hız faktörlerini hedefliyor.

İyonik sıvılar, rulmanların servis ömrünü önemli ölçüde artırır ve dolayısıyla sürdürülebilirliğe katkıda bulunur. İstenmeyen elektrik akımlarının enerji etkisi sadece rulmanlara zarar vermekle kalmayıp aynı zamanda yağlayıcının performansını da etkilediğinden ve aşırı yüksek tepe sıcaklıkları nedeniyle yağlayıcıyı ayrıştırdığından, diğer bir olumlu etki de gres ömrünün uzatılmasına yardımcı olmalarıdır.

Kapsamlı test donanımı incelemeleri ve ardından tribolojik analizler, kullanılan yağlayıcının ve yatağın durumu hakkında bilgi sağlar. Bu bağlamda önemli bir özellik, yatakla ilgili sonuçların ve yağlayıcıyla ilgili olanların karşılıklı etkileşimidir. Her bir bileşenin ayrıntılı incelenmesi sayesinde, olası herhangi bir hasar büyük bir doğrulukla tespit edilebilir.

Test sonuçları, iyonik sıvılar kullanıldığında elektrik akımlarından kaynaklanan yatak ve yağlayıcı hasarının önemli ölçüde azaldığını göstermiştir.

İyonik sıvılar - görünüm

Klüber Lubrication, sektörden güçlü ortaklarla işbirliği içinde, iyonik sıvılar aracılığıyla tribolojik performansını korurken şu anda yağlayıcıların iletkenliğini daha da optimize etmek için çalışıyor. Çok yüksek seviyede bir enerji geçişi durumunda, istenmeyen akım geçişi problemini sadece yağlayıcı ile çözmek bu aşamada henüz mümkün değildir. Ancak bu, rulmanların boyutunu küçültebileceği için endüstri tarafından oldukça tercih edilen bir durumdur. İlginç bir yaklaşım, yalıtkan yatakların ve elektro-iletken yağlayıcılar içeren ek boşaltma elemanlarının kombinasyonudur.

Sonuç

Bir tasarım öğesi olan yağlayıcı, mekanik bileşenlerin verimliliği ve güvenilirliği söz konusu olduğunda çok önemli bir faktördür. Klüber Lubrication gibi uzmanlar, yağlayıcılar ekipmanların hizmet ömrünü uzatmada ve hem enerji verimliliğini hem de sürdürülebilirliği artırmada kilit önemde olduğu için geliştirme araştırmalarına aralıksız devam etmektedir.

Ionic liquids
Bize ulaşın

Bize ulaşın

Mesajınızı bekliyoruz!

İletişim formunu kullanarak verilerinizin işlenmesi hakkında daha fazla bilgi için lütfen gizlilik politikamızı inceleyin.