Ein Beitrag zur Messung statischer und dynamischer Eigenschaften von elektro-magneto-mechanischen Energiewandlern und deren Komponenten

Radler, Oliver GND

In dieser Arbeit werden, aufbauend auf bekannten Verfahren, neue Methoden zur Messung magnetischer Eigenschaften abgeleitet. Die Besonderheit des hier beschriebenen Messverfahrens im Vergleich zu herkömmlichen besteht darin, dass die magnetischen Eigenschaften elektromagnetischer Aktoren mit frei wählbarer Ansteuerung über die im Aktor enthaltene Spule bestimmbar sind. Neben Antriebselementen können auch genormte Proben und ein breites Spektrum an ferromagnetischen Bauteilen mit der Induktionsmethode im Wechselfeld gemessen werden. Durch das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte adaptive Reglerkonzept ist die Realisierung eines kostengünstigen Messgeräts möglich. Neben dem Reglerkonzept werden die zur Realisierung des Verfahrens benötigten elektronischen Komponenten beschrieben. Das Potential des entstandenen Demonstrators wird an Messbeispielen aus den Bereichen Entwicklung, Produktion und Applikation elektromagnetischer Aktoren aufgezeigt.

Most electric actuators which are used today are electromagnetic ones. The constantly increasing quality requirements for those actuators necessitate a system of total quality management. Such an approach includes monitoring quality during design phase, during production and in the application phase. This thesis presents new methods for a versatile measurement setup to facilitate the determination of magnetic properties of soft magnetic products by using their intrinsic sensor properties. In contrast to existing methods of measurement, the magnetic properties of electromagnetic actuators may be identified under arbitrary magnetizing conditions via the actuator's field coil. Additionally, standard material specimens and a variety of ferromagnetic components are measureable in an alternating magnetic field. Due to the proposed adaptive feedback concept, a cost-efficient design of the measurement device is possible. Together with the temperature-compensated field-coil measurement method, a wide range of inductive loads can be tested. In addition to the feedback concept, all necessary electronic components are discussed. The capability of the existing prototype is demonstrated with example measurements chosen from typical application domains, as may be encountered in the development, production and application of electromagnetic actuators. Furthermore, the dynamic energy conversion of electro-magneto-mechanical actuators is analyzed under consideration of hysteresis and eddy current losses.

Bei dem größten Teil der gegenwärtig eingesetzten Aktoren handelt es sich um elektromagnetische Energiewandler. Die stetig steigenden Anforderungen an diese Aktoren erfordern seitens der Hersteller ein umfassendes System zur Qualitätssicherung. Ein derartiger Ansatz reicht von der Entwicklung des Aktors über die Produktion bis hin zur Überwachung der fertigen Produkte in der Anwendung. Dabei sind Verfahren zur Bestimmung der Beschaffenheit der Produkte von entscheidender Bedeutung. In dieser Arbeit werden, aufbauend auf bekannten Verfahren, neue Methoden zur Messung magnetischer Eigenschaften abgeleitet. Mit diesen neuen Messmethoden ist es möglich, die Beschaffenheit weichmagnetischer Erzeugnisse durch deren innere sensorische Eigenschaften zu überwachen. Die Besonderheit des hier beschriebenen Messverfahrens im Vergleich zu herkömmlichen besteht darin, dass die magnetischen Eigenschaften elektromagnetischer Aktoren mit frei wählbarer Ansteuerung über die im Aktor enthaltene Spule bestimmbar sind. Neben Antriebselementen können auch genormte Proben und ein breites Spektrum an ferromagnetischen Bauteilen mit der Induktionsmethode im Wechselfeld gemessen werden. Durch das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte adaptive Reglerkonzept ist die Realisierung eines kostengünstigen Messgeräts möglich. Zusammen mit der temperaturkompensierten Einspulenmessung ist eine Vielfalt induktiver Proben messbar. Neben dem Reglerkonzept werden die zur Realisierung des Verfahrens benötigten elektronischen Komponenten beschrieben. Das Potential des entstandenen Demonstrators wird an Messbeispielen aus den Bereichen Entwicklung, Produktion und Applikation elektromagnetischer Aktoren aufgezeigt. Ferner wird anhand von Messergebnissen die in elektro-magneto-mechanischen Aktoren stattfindende, verlustbehaftete dynamische Energiewandlung untersucht.

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Radler, Oliver: Ein Beitrag zur Messung statischer und dynamischer Eigenschaften von elektro-magneto-mechanischen Energiewandlern und deren Komponenten. Ilmenau 2011. Universitätsverlag Ilmenau.

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