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03.03.2015 14:00

Neuartige Magnetsensoren für Anwendungen mit Tausenden Umdrehungen

Petra Giegerich Kommunikation und Presse
Johannes Gutenberg-Universität Mainz

    Mathias Kläui erhält EU-Förderung für neuartige Magnetsensoren – Proof of Concept Grant fördert Entwicklung, um die Brücke von der Grundlagenforschung zur kommerziellen Anwendung zu schlagen.

    Für die Entwicklung eines neuartigen Magnetsensors erhält der Mainzer Festkörperphysiker Univ.-Prof. Dr. Mathias Kläui eine Förderung des Europäischen Forschungsrates. Er wird damit die Idee weiterverfolgen, einen Sensor zu entwickeln, der eine große Anzahl von Umdrehungen erfassen kann. Die Bauteile sollen in der Automobilindustrie oder in der Automationstechnik zum Einsatz kommen und dort die bisher verwendeten energiehungrigen Sensoren ersetzen. Die Förderung erfolgt als „Proof of Concept Grant“ des Europäischen Forschungsrats (European Research Council - ERC) in Höhe von 150.000 Euro und basiert auf den grundlegenden Erkenntnissen, die im Rahmen des ERC Starting Grant von Kläui gewonnen wurden. Die neuen Magnetsensoren sollen den Erwartungen zufolge in 18 Monaten nach Projektstart für erste Pilotanwendungen in der Industrie zur Verfügung stehen.

    Herkömmliche Magnetsensoren, die zur genauen Bestimmung von Winkelpositionen verwendet werden, haben den Nachteil, dass sie nur Winkel zwischen 0 Grad und 360 Grad messen können. Das heißt, sie sind nicht in der Lage, mehr als eine Umdrehung zu ermitteln und beispielsweise zwischen einem Winkel von 10 Grad und 370 Grad zu unterscheiden. Bei vielen technischen Anwendungen wie etwa bei einem Lenkrad finden aber mehrere Umdrehungen statt. Die Arbeitsgruppe von Mathias Kläui an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) hat hierfür ein Konzept entwickelt, das auf der Bewegung von Domänenwänden beruht. Aktuell sind entsprechende Multiturn-Winkelsensoren für bis zu 16 Umdrehungen kommerziell verfügbar. Das neue Projekt geht darüber hinaus und wird mit einer innovativen Geometrie eine viel größere Anzahl von Umdrehungen messbar machen, was z.B. in der Automatisierungstechnik wichtig ist.

    „Wir haben bereits Erfahrungen gesammelt und im Labor die Grundlagenphysik für den neuen Sensor validiert. Jetzt müssen wir sehen, dass dieser auch im industriellen Maßstab und zu günstigen Kosten hergestellt werden kann“, erklärt Mathias Kläui zu dem Vorhaben.

    Das neue Bauteil mit der Bezeichnung MultiRevolution-Sensor wird für die Erfassung und Speicherung der Daten keinen Strom benötigen, sondern nur, um den Umdrehungszähler gelegentlich auszulesen. Für die Industrie bietet die neue Technologie maßgebliche Vorteile, weil aktuell verfügbare, teure und komplexe nichtmagnetische Sensoren, die einen Winkelsensor mit einem nicht-flüchtigen Speicher kombinieren, durch ein einfaches, energiesparendes magnetisches Element ersetzt werden können. Es wird erwartet, dass sich andererseits der Markt für Sensoren auf mikromagnetischer Basis damit wesentlich vergrößert, weil nicht nur eine oder wenige Umdrehungen, sondern Tausende von Umdrehungen erfasst und neue Anwendungsmöglichkeiten erschlossen werden können.

    Der Europäische Forschungsrat hat die neue Förderinitiative „Proof of Concept Grant“ 2011 eingeführt. Es können sich nur Wissenschaftler bewerben, die bereits einen ERC Grant eingeworben haben und die aus dem Projekt entstandenen Ideen in Innovationen überführen möchten. Univ.-Prof. Dr. Mathias Kläui hatte zuvor einen ERC Starting Grant für das Projekt „Spin currents in magnetic nanostructures“ (MASPIC) erhalten. Er ist seit 2011 Universitätsprofessor am Institut für Physik der JGU und seit 2012 Direktor der Exzellenz-Graduiertenschule Materials Science in Mainz (MAINZ). Im Juli 2014 wurde Kläui zum Sprecher des Leitungsgremiums des Gutenberg Nachwuchskollegs gewählt, das sich der Förderung herausragender Nachwuchswissenschaftler widmet.

    Foto:
    http://www.uni-mainz.de/bilder_presse/08_physik_komet_erc_poc_sensoren_01.jpg
    Schematische Ansicht von zwei magnetischen Domänenwänden in einem gebogenen Draht, auf deren Bewegung der Sensor basiert.
    Abb.: Mathias Kläui

    Weitere Informationen:
    Univ.-Prof. Dr. Mathias Kläui
    Theorie der kondensierten Materie
    Institut für Physik
    Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
    55099 Mainz
    Tel. +49 6131 39-23633
    E-Mail: klaeui@uni-mainz.de


    Weitere Informationen:

    http://www.klaeui-lab.physik.uni-mainz.de/308.php
    http://Weitere Links:
    http://www.klaeui-lab.physik.uni-mainz.de/
    http://www.phmi.uni-mainz.de/6916.php (Pressemitteilung „Domänenwände als neue Informationsspeicher“)
    http://erc.europa.eu/proof-concept


    Bilder

    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten
    Elektrotechnik, Informationstechnik, Maschinenbau, Physik / Astronomie
    überregional
    Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsprojekte
    Deutsch


     

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