m eletropermanente faz vibraes desaparecerem sem gastar energia

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/07/2024

Amortecimento ativo de vibraes

Se um mnimo tremor de sua mo pode arruinar sua foto, imagine os efeitos que uma vibrao pode causar em microscpios avanados ou em telescpios de ltima gerao, que precisam lidar com quantidades nfimas de luz.

Via de regra, se voc quer medir ou detectar coisas com preciso, primeiro precisa garantir que tudo esteja o mais quieto possvel – qualquer minscula vibrao pode por tudo a perder.

H muitas tcnicas para amortecer vibraes, mas engenheiros da Universidade de Viena, na ustria, inventaram agora uma nova abordagem que amortece vibraes de um modo inusitado: Usando ms eletropermanentes.

Tal como os ms permanentes comuns, e diferentemente dos eletroms, os ms eletropermanentes mantm o seu magnetismo permanentemente sem a necessidade de suprimento contnuo de energia. A diferena que eles tambm contam com uma bobina – como os eletroms – para que a sua magnetizao possa ser alterada de forma extremamente rpida atravs de pulsos eltricos.

O sistema consiste em uma base fixa e uma plataforma flutuante montada acima dela. A plataforma fica suspensa no ar, mantida no lugar por fortes campos magnticos. Vrios atuadores eletromagnticos podem ento ajustar a posio da plataforma com alta preciso em fraes de segundo – mesmo quando uma carga de vrios quilogramas montada sobre a plataforma.

Isto torna possvel, por exemplo, suprimir ativamente vibraes nos espelhos de grandes telescpios e, assim, aumentar drasticamente o seu desempenho. “Em aplicaes sensveis, como o posicionamento de segmentos de espelhos [de telescpios], a posio desta plataforma deve ser mantida estvel dentro de algumas dezenas de nanmetros,” explica o professor Ernst Csencsics. “Isso s possvel se voc puder compensar at mesmo pequenas vibraes do solo, como aquelas que ocorrem quando algum passa fora do laboratrio, ou aquelas causadas por vibraes normais de edifcios.”

O sistema formado por uma placa fixa e outra mvel, esta controlada pelos atuadores magnticos.
[Imagem: A. Pechhacker et al. – 10.1109/TIE.2023.3288176]

ms eletropermanentes

J se usam eletroms para o amortecimento ativo de vibraes, mas eles tm a grande desvantagem de exigirem um suprimento contnuo de energia – qualquer falha na energia e tudo “desaba” instantaneamente.

Um m permanente, por outro lado, uma vez magnetizado por um campo magntico muito forte, mantm suas propriedades magnticas durante qualquer perodo de tempo sem qualquer fornecimento de energia externa. Os ms permanentes do dia a dia, como aqueles colados em nossas geladeiras, so criados desta forma: Voc precisa de um material magnetizvel adequado e o expe uma nica vez a um campo magntico forte, criando uma ordem magntica no material e fazendo com que ele permanea magntico permanentemente.

Os pesquisadores conseguiram agora combinar as vantagens dos eletroms e dos ms permanentes no amortecimento de vibraes usando o chamado m eletropermanente. “Este um m permanente que tambm vem com uma bobina,” detalha Csencsics. Garantido que a fora do m permanente esteja na faixa correta, ele no requer nenhuma energia e a plataforma flutuante mantida no lugar – apenas pequenas medidas corretivas por parte dos atuadores so necessrias para compensar as vibraes.

Mesa de estabilizao vista de cima.
[Imagem: A. Pechhacker et al. – 10.1109/TIE.2023.3288176]

Controle ativo de vibraes

Quando a fora do m permanente j no for adequada, por exemplo porque o peso sobre a plataforma flutuante mudou ou porque precisa ser inclinado, ento so utilizados mtodos mais drsticos: Um pulso de corrente curto e forte enviado atravs da bobina, criando um campo magntico muito forte por um momento e alterando assim tambm a magnetizao do m permanente. Ao selecionar a intensidade correta do pulso magntico, o m permanente pode ser ajustado para um novo ponto de operao, o qual permanecer constante doravante sem a necessidade de fornecimento de energia.

E este controle pode ser automatizado: O sistema reconhece automaticamente se ainda est prximo do ponto operacional desejado ou se necessria uma remagnetizao. “Desenvolvemos a tecnologia de controle necessria nos ltimos dois anos e ela j est funcionando muito bem,” afirmou Csencsics.

Alm do controle de espelhos de telescpios, que a equipe usou para demonstrao, a tecnologia de amortecimento de vibraes por m eletropermanente tambm pode ser aplicada a outras reas, como a produo de preciso de chips semicondutores, grandes pticas de alta qualidade, atuadores adaptativos e tecnologias de medio de preciso.

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