Spouštěč unikátní koncepce vyvinutý v programu IMPULS

Akciová společnost Magneton Kroměříž, tradiční český výrobce elektropříslušenství pro automobilový průmysl, představuje svůj produkt pro trh osobních vozidel. Spouštěč o výkonu výkonu 1,3 a 2 kW, unikátní, tzv. AXIÁLNÍ koncepce – spínač v jedné ose s pastorkem, planetovým reduktorem a rotorem motoru. Spouštěč využívá buzení permanentními magnety na bázi NdFeB. Koncepce (viz obr.) je velmi kompaktní z pohledu zástavbového místa „kolem“ spouštěče, délka spouštěče je vzhledem k použité koncepci v určité nevýhodě oproti konkurenčním typům. Je ovšem třeba zmínit úsporu hmotnosti o cca 40 % vzhledem ke konkurenčním výrobkům srovnatelných parametrů. Mezi další přednosti patří také vysoká bezpečnost - tj. krytí všech „živých“ částí, dvoustupňové zasouvání pastorku do věnce, vysoká účinnost a odolnost proti demagnetizaci - zejména za nízkých teplot, vodě odolné provedení s vysokou korozní odolností bez nutnosti povrchové ochrany. Koncepce spouštěče AXIÁL prošla určitým vývojem. Prvním výrobkem byl 1kW spouštěč, ještě v provedení bez reduktoru, rovněž vyvinutý v rámci projektu programu MPO IMPULS, za účasti VUT v Brně, fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií. Nutnost úspory nákladů za speciální magnetické materiály a použitou měď v elektromotoru a také potřeba výrobku o vyšším jmenovitém výkonu, vedla k dalšímu vývoji a následné optimalizaci spouštěče axiálního uspořádání s reduktorem. Ten umožňuje použít elektromotor o vyšších jmenovitých otáčkách, výkonu a s nižším krouticím momentem. Tento trend je patrný u všech výrobců spouštěčů. Použil se planetový reduktor, který umožňuje realizaci relativně velkého převodového poměru, převodovou skříň vyplňuje velmi kompaktně, točivý moment je přenášen několika satelity (tzn. v ozubení tedy působí menší síly) a navíc se planetové reduktory úspěšně používají v aplikacích pro přenos vysokých otáček. Předností planetového reduktoru je také zachování souososti pastorku a hřídele spouštěčového elektromotoru. Pro dosažení co největší kompaktnosti spouštěče je volnoběžná spojka integrována přímo v tzv. unášeči satelitů. Nastíněný projekt prošel životnostními zkouškami a jednotlivé konstrukční uzly byly s ohledem na průběh těchto zkoušek optimalizovány. Jelikož vývoj nových motorových vozidel musí reagovat na stále se zvyšující nároky na jejich ekologický provoz, jsou vývojáři spalovacích motorů nuceni stavbou motoru a jeho příslušenstvím plnit stále přísnější emisní limity (9/2008 Euro 5). Při spouštění spalovacího motoru je použito specifického složení nasávané směsi - vznikají specifické emise. Je zřejmý požadavek na vývoj spouštěče, který zkrátí délku startu spalovacího motoru, a tím pomůže snížit množství uvolněných emisí dle příslušného předpisu. Magneton ve spolupráci s VUT v Brně fakultou elektrotechniky a komunikačních technologií pracuje v současné době na projektu vysokootáčkového spouštěče. Tato spolupráce probíhá v rámci účelové podpory Ministerstva průmyslu a obchodu ČR na výzkum a vývoj v programu IMPULS. Na základě maximální součástkové unifikace s AXIÁLEM 2 kW popsaného výše, je cílem vysokootáčkového spouštěče zkrátit startovací čas cca o 30 %. S ohledem na zvyšující se otáčky všech rotačních součástí spouštěče (volnoběžná spojka, planetový reduktor, elektromotor), přichází na řadu optimalizace jednotlivých konstrukčních uzlů pomocí progresivních metod konečných prvků v případě elektromotoru, stran hlučnosti planetového reduktoru je nutná optimalizace soukolí. Pro snížení hlučnosti soukolí planetového reduktoru byly stanoveny výchozí možnosti modifikací parametrů ozubení a z těchto možností byly posléze vybrány ty, které na základě teoretických předpokladů budou mít na hlučnost soukolí největší vliv (použití materiálů s větším vnitřním tlumením – plastů, změna modulu ozubení, atd.). Dle těchto teoretických předpokladů vyrobené reálné vzorky byly podrobeny měření hlučnosti analyzátorem na zkušebním stavu. Dlužno říci, že tuto část práce nebylo možné simulovat jen pomocí softwaru, neboť popsat modelem chování celého systému těleso spouštěče – planetový reduktor – elektromotor (jeho budicí účinky vibrací) je přinejmenším obtížnější, je li to vůbec možné, než zhotovení reálných vzorků, které jsou následně podrobeny analýze. (O dalším postupu při řešení výzkumného projektu budeme čtenáře informovat v některém z příštích čísel TT) Prof. Vítězslav Hájek, Ph.D. Ing. Ladi slav T esař Ing. Libor Dočkal