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Beier, Marco;
Bestimmung der B(H)-Kennlinie an nicht genormten Proben. - Ilmenau : Verlag ISLE, 2021. - VIII, 122 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

ISBN 978-3-948595-03-6

Die Anzahl von elektromagnetischen Aktoren ist in der Industrie und Endprodukten in der Vergangenheit stetig gestiegen. Durch technische Entwicklungen in den letzten Jahren und Jahrzehnten ist die Verknüpfung zwischen Konstruktion, Simulation, Produktion und Messtechnik stetig gewachsen und in zahlreichen wissenschaftlichen Arbeiten und technischen Richtlinien dokumentiert. Für eine effiziente und zuverlässige Vorhersage des physikalischen Verhaltens eines elektromagnetischen Aktors sind entsprechende Simulationsmodelle notwendig. Ein wichtiger Eingangsparameter in diese Modelle ist die B(H)-Kennlinie von Materialien, die nach Stand der Technik durch Messverfahren an genormten Proben bestimmt werden. In dieser Arbeit wird, aufbauend auf bekannter Messtechnik und bekannten Simulationswerkzeugen, eine neue Methode zur Bestimmung der B(H)-Kennlinien an nicht genormten Proben abgeleitet. Mit dieser Methode wird es möglich die B(H)-Kennlinie an einem Zielbauteil zu bestimmen und die Unsicherheiten aufgrund unterschiedlicher Fertigungsparameter zu Normproben zu umgehen. Die Besonderheit des hier beschriebenen Verfahrens ist, dass bestehende Messtechnik und Simulationswerkzeuge benutzt werden. Ein aufwendiger Messaufbau und zusätzliche Feldsensoren sind nicht notwendig. Das in dieser Arbeit beschriebene Verfahren wurde mit der Reluktanznetzwerkmethode theoretisch nachgewiesen. Durch die Validierung des Verfahrens an unterschiedlichen Testmodellen wurden erreichbare Genauigkeiten und deren Auswirkungen auf eine Verwendung in Simulationsmodellen beschrieben. Mit der Verifikation an einem Magnetschaltventil wurde die Übertragbarkeit auf reale Aufgabenstellungen nachgewiesen.



Silge, Martin;
Entwurf eines piezoelektrisch aktuierten Werkzeuges mit berührungsloser Energieübertragung zum schwingungsüberlagerten Fräsen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xiii, 130 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf eines Werkzeuges zur schwingungsüberlagerten Fräsbearbeitung. Der Bewegung des Fräsers beim klassischen Fräsen soll dabei eine axiale Schwingung überlagert werden. Mittels dieser zusätzlichen Bewegung kann die Oberfläche des Werkstücks während des Fräsens strukturiert werden. Um eine große Vielfalt an Oberflächenstrukturen zu ermöglichen, wird der Betrieb in einem Frequenzbereich angestrebt, der eine ganze Dekade umfasst. Die Bewegung wird von einem piezoelektrischen Aktor angeregt, welcher in das Werkzeug integriert ist. Die Energie, die zur Erzeugung der Schwingung benötigt wird, wird berührungslos über einen speziell entworfenen induktiven Übertrager auf das rotierende Werkzeug transferiert. Da auf der Empfängerseite kein Bauraum zur Integration leistungselektronischer Bauteile bzw. Schaltungen zur Verfügung steht, besteht auch bei der Energieübertragung die Notwendigkeit den Betrieb frequenzvariabel zu gestalten. Es wird ein Entwurfskonzept für den Energieübertrager vorgestellt und mit experimentellen Versuchen validiert. Weiterhin wird der Entwurf eines geeigneten mechanischen Aufbaus sowie der Ansteuerelektronik vorgestellt. Es wird außerdem ein mathematisches Modell hergeleitet, welches das Verhalten des gesamten elektro-magneto-mechanischen Systems beschreibt. Die Validierung dieses Modells erfolgt erneut experimentell, sowohl durch Messung von Frequenzgängen als auch durch Messung der Zeitverläufe verschiedener relevanter Größen. Daran anschließend werden die Ergebnisse erster schwingungsüberlagerter Fräsversuche vorgestellt. Als Ausblick wird schlussendlich noch ein Konzept vorgestellt, das die Erzeugung nahezu beliebiger Hubverläufe zulässt. Es wird der Ansatz der inversen Vorsteuerung gewählt. Auch dieses Konzept wird experimentell validiert, wobei hier keine Fräsversuche durchgeführt wurden. Der Vergleich zwischen Messung und Simulation erfolgt ausschließlich im mechanischen Leerlauffall.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000368
Lahdo, Mousa;
Hochpräziser Mehrkoordinatenantrieb mit repulsiver Magnetführung. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (viii, 168 Blätter).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Viele moderne Applikationen, z.B. aus der Biotechnologie oder der Halbleiterindustrie, benötigen Mehrkoordinatenantriebe, die Positioniergenauigkeiten im Nanometerbereich und große planare Bewegungsbereiche besitzen. Zudem müssen die zum Einsatz kommenden Systeme auch vakuumtauglich sein. Um diese hohen Anforderungen zu erfüllen, werden magnetisch geführte Mehrkoordinatenantriebe untersucht und entwickelt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, einen neuartigen magnetisch geführten Mehrkoordinatenantrieb mit einem großen Fahrbereich zu entwickeln. Im Vergleich zu anderen, aus der Literatur bekannten Lösungen zeichnet sich das vorgeschlagene Konzept durch eine wesentlich vereinfachte kompakte Konstruktion, entkoppelte Antriebsund Führungskräfte und einen von oben frei zugänglichen passiven Läufer aus. Ein wesentlicher Schwerpunkt der Arbeit ist die semi-analytische Kraftberechnung der eingesetzten Aktoren. Die Ergebnisse der hergeleiteten Kraftgleichungen werden den numerischen 3D-FEM und den experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt. Zwischen den Ergebnissen der hergeleiteten Kraftgleichungen und den numerisch ermittelten Kräften zeigt sich ein maximaler Fehler von 1 %. Zwischen den Berechnungen und den Messungen ergibt sich ein maximaler Fehler von 5 %. Da der Funktionsnachweis des vorgeschlagenen Konzepts im Vordergrund steht, ist ein Funktionsmuster mit einem Bewegungsbereich von 50 × 50 × 2 mm^3 aufgebaut und in Betrieb genommen worden. Für die Regelung des Systems ist ein Zustandsregler mit integrierender Rückführung implementiert. Erste experimentelle Messungen zeigen, dass das System stabilisiert und der Läufer in den sechs Bewegungsfreiheiten positioniert werden kann. Dabei besitzt das Positionsrauschen in den Koordinaten x, y und z eine Standardabweichung von [sigma]x = 193 [my]m, [sigma]y = 178 [my]m und [sigma]z = 8.2 [my]m und liegt damit im Bereich der Messsystemauflösung.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-20190002431
Purfürst, Sandro;
Beitrag zur schaltungszustandsbasierten Ansteuerung geschalteter Reluktanzmaschinen unter Berücksichtigung der Strommessung bei reduzierter Sensorik. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xix, 185 Blätter).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Die geschaltete Reluktanzmaschine als elektro-magneto-mechanischer Energiewandler gehört zur Gruppe der Synchronmaschinen. Neben dem Verzicht auf Seltenerdmetalle und der Möglichkeit zur kostengünstigen Fertigung ist dieser Maschinentyp besonders robust und kann auch bei Überlast zuverlässig betrieben werden. Insbesondere bei hohen Drehzahlen kann die geschaltete Reluktanzmaschine vorteilhaft zur Anwendung kommen. Dem entgegen stehen eine inhärente Geräuschemission und die Notwendigkeit einer Information über die Lage des beweglichen bezüglich des feststehenden Teils. Vielfältige Forschungsarbeiten versuchen, die bisherige geringe Akzeptanz der geschalteten Reluktanzmaschine zu steigern. Dabei bezieht sich jedoch nur ein verhältnismäßig geringer Teil auf die Ansteuerung bei reduzierter Stromsensorik. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur mehrphasigen Stromregelung geschalteter Reluktanzmaschinen mit nur einem Sensor zur Erfassung der für den Betrieb benötigten Phasenströme. Hierzu wird insbesondere der Überlappungsbereich der Phasen in den Vordergrund gestellt und dessen Bedeutung für den Maschinenbetrieb herausgearbeitet. Zusätzlich werden Definitionen zur Unterscheidung der relevanten Vorgänge für die Darstellung der Problematik eingeführt. Es wird gezeigt, wie sich die Maschine mit verschiedenen leistungselektronischen Topologien bei einer modifizierten Anbindung der Freilaufdioden betreiben lässt. Die dazu notwendigen Verläufe der Steuersignale werden empirisch und parallel dazu über einen genetischen Algorithmus ermittelt. Beide Ansätze führen für den Spezialfall zweier gleichzeitig aktiver Phasen mit jeweils zwei Schaltern im Überlappungsbereich zu einer wechselseitigen Anordnung der Schaltflanken. Hierdurch wird die Funktion des genetischen Optimierungsalgorithmus deduktiv nachgewiesen und die Anwendbarkeit auf allgemeinere Konfigurationen in Aussicht gestellt. Mithilfe eines Demonstrators werden die Einflüsse auf die Strommessung ermittelt und die grundlegende Funktionsfähigkeit der entwickelten Methode in der geschlossenen Kette nachgewiesen.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000342
Greiner-Petter, Christoph;
Ein Beitrag zur Berücksichtigung von pseudoelastischem Werkstoffverhalten in der Modellierung tubulärer Kontinuumsroboter. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (viii, 161 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Die Arbeit widmet sich der elastokinematischen Modellierung tubulärer Kontinuumsroboter aus Nickel-Titan-Röhrchen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Berücksichtigung des nichtlinearen und hysteresebehafteten Werkstoffverhaltens der Nickel-Titan-Legierung und dessen Einfluss auf das mechanische Verhalten tubulärer Kontinuumsmechanismen. Einleitend erfolgt eine Motivation zur potentiellen Anwendung tubulärer Kontinuumsroboter in der Medizin, eine Gegenüberstellung unterschiedlicher Kanülen zur aktiven Trajektorienverfolgung sowie die Darlegung des Standes der Forschung von tubulären Kontinuumsrobotern. Die Modellierung wird dann in mehreren Stufen, aus zum Teil verschachtelten, Teilmodellen aufgebaut. Zunächst wird die Werkstoffcharakteristik der Nickel-Titan-Legierung durch ein nichtlineares Werkstoffmodell mit Hystereseberücksichtigung abgebildet und mit Messungen verglichen. Darauf aufbauend wird ein Bauteilmodell hergeleitet, welches einzelne Nickel-Titan-Röhrchen unter reiner Biegung abbilden kann. Anschließend erfolgt die Betrachtung der Auswirkung der Werkstoffhysterese auf die Gleichgewichtslage tubulärer Kontinuumsmechanismen sowie die Bestimmung von Gleichgewichtskrümmungen und Übergangswinkeln. Diese Teilmodelle werden aus einer numerischen Kontaktsimulation einer einfachen Röhrchenkombination mit linearelastischem Werkstoffverhalten abgeleitet. Eine Gesamtkinematik führt die, aus den Teilmodellen gewonnenen, kinematischen Zustände zu einer Beschreibung des Bewegungsverhaltens des gesamten Kontinuumsmechanismus zusammen. Zur Beurteilung der Modellqualität erfolgen Messungen der Trajektorie der Röhrchenenden eines tubulären Kontinuumsmechanismus aus zwei Röhrchen. Es wird gezeigt, dass es mit der Modellierungsweise möglich ist, die gesamte Trajektorie für eine maximale Kanülenlänge von 70 mm mit einer maximalen euklidischen Abweichung von etwa 2 mm abzubilden. Die Kalibrierung der kinematischen Zustände reduziert die maximale euklidische Abweichung deutlich unter 1 mm. Basierend auf dem nichtlinearen Bauteilmodell und der berechneten Gleichgewichtslage erfolgt eine modellbasierte Bestimmung der erforderlichen Antriebskräfte zum Verschieben der Röhrchen und der Vergleich dieser mit Messungen. Die Arbeit schließt mit der Beschreibung aller verwendeten Experimentalaufbauten ab. Dazu gehören die Antriebseinheit zur Verschiebung der Röhrchen, eine schwenkbare Austrittsbuchse zur Erhöhung der Bewegungsfreiheit tubulärer Kontinuumsmechanismen, ein Stereokamera-Messsystem zur Trajektorienmessung und ein Kraftmesssystem zur Bestimmung der erforderlichen Antriebskräfte.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00038185
Min, Chaoqing;
New semi-active vibration control with Serial-Stiffness-Switch-System based on vibration energy harvesting. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (xi, 130 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Diese Dissertation untersucht eine neuartige semi-aktive Schwingungsteuerung mit einem seriellen-Steifigkeit-Schalter-System (4S) basierend auf der Speicherung von Schwingungsenergie. Auf Basis der Schwingungsreduktionsanalyse für ein passives und ein semi-aktives Schaltsystem werden Probleme vorhandener Schwingungsteuerungssystemen aufgezeigt und durch das 4S Konzept gelöst. Um seine Leistungsfähigkeit zu untersuchen, wird zunächst 4S im offenen Regelkreis analysiert und die äquivalente Steifigkeit und Eigenfrequenz des Schaltsystems abgeleitet. Es folgt die Analyse für 4S im geschlossenen Regelkreis. Zur Schwingungsreduzierung wird ein Geschwindigkeits-Nulldurchgangs Schaltgesetz verwendet, das auf der Speicherung von Schwingungsenergie basiert. Dies wird unter einer harmonischen Störung numerisch validiert. Anschließend werden Grenzen der Energiespeicherung analysiert. Es folgt eine experimentelle Validierung dieser neuartigen Strategie zur Schwingungssteuerung vorgestellt und ein drehender Prüfstand entwickelt. Der Prüfstand verwendet zwei ringförmig angeordnete Elektromagnetplatten zusammen mit einer Ankerwelle als zwei mechanische Schalter, um die Verbindung oder Trennung von zwei Spiralfedern mit einem Lastträgheitsmoment zu erreichen. Die Speicherung von Schwingungsenergie und die Schwingungsreduktion werden auf diesem Versuchssystem getestet. Neben einer harmonischen Störung wird auch eine Anfangsgeschwindigkeit ungleich Null berücksichtigt. Um in diesem Fall die Schwingungsreduktion zu verbessern, wird ein neues Schaltgesetz vorgeschlagen. Mit Hilfe der Phasenebene wird das transiente und stationäre Ratterverhalten von 4S analysiert. Das Schaltgesetz ermöglicht eine schnelle Umwandlung der anfänglichen kinetischen Energie, die in beiden Federn zu gleichen Teilen gespeichert wird. Dies ist numerisch und experimentell validiert. Zusätzlich wird einer harmonischen Störung an dem neuen Schaltgesetz getestet, das ein besseres Positionierverhalten als das Geschwindigkeits-Nulldurchgangs Schaltgesetz aufweist. Schließlich wird 4S zur Schockisolierung eingesetzt. Die maximale Reduzierung des Überschwingens des Wegs beim Schock und die Reduktion der Restschwingungen nach dem Schock werden numerisch validiert. Darüber hinaus wird auch der Einfluss verschiedener Designparameter von 4S auf das Isolationsverhalten untersucht.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000350
Dahlmann, Martin;
Schwingungsreduktion und Reluktanzmaschinen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (vii, 121 Blätter).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Die vorliegende Dissertation ist eine theoretische Arbeit mit mehreren Schwerpunkten. Einleitend ist gezeigt, wie aus der mechanischen Leistung die Konzepte von Schwingungsisolation und Schwingungstilgung folgen und welchen Einfluss die Systemgrenzen haben. Das Grundlagenkapitel befasst sich mit der Leistungswandlung und Energiespeicherung in Reluktanzmaschinen. Dabei ist auch die magnetische Energie in polarisierten Systemen betrachtet und in der Fluss-Durchflutung-Ebene dargestellt. Die Funktion der Reluktanzmaschine ist anhand von Kraftkennlinien erklärt, die aus den integralen Kraftkennfeldern folgen. Das Entwicklungskapitel beschreibt eine iterative Methode um Steuersignale zu berechnen, mit denen die Lautstärke von Reluktanzmaschinen geringer ist. Dafür wird der Verlauf des magnetischen Flusses über der Position des Rotors nach diversen Kriterien schrittweise verändert. Als Ergebnis liegen Kommutierungstabellen vor, die auf minimale Akustik, minimale Drehmomentwelligkeit oder maximale Energieeffizienz optimiert sind. Das Forschungskapitel beginnt mit der Frage, wie viele Phasen eine Reluktanzmaschine haben muss. Ein inverser Entwurf zeigt, dass zwei Phasen genügen, um an jeder Position des Rotors in beide Richtungen der Bewegung eine Kraft erzeugen zu können. Dabei wird gezielt auch die Gegeninduktivität genutzt und mit bipolarem Strom gearbeitet. Eine Analyse der erhöhten Blindleistung und die Bauform als Transversalflussmaschine schließen dieses Kapitel ab. Der Ausblick enthält neben dem kurzen Fazit auch allgemeine Empfehlungen zur weiteren Forschung für Reluktanzmaschinen. Ein großes Potenzial liegt in der Optimierung von Forschung allgemein und den daran beteiligten Prozessen, vor allem der Software.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000199
Kallenbach, Eberhard; Eick, Rüdiger; Ströhla, Tom; Feindt, Karsten; Kallenbach, Matthias; Radler, Oliver;
Elektromagnete : Grundlagen, Berechnung, Entwurf und Anwendung
5. Auflage. - Wiesbaden : Springer Vieweg, 2018. - 1 Online-Ressource (XIII, 436 Seiten). ISBN 978-3-658-14788-4

Dieses Fachbuch beschreibt verständlich die physikalischen Grundlagen, den Entwurf und ausgewählte Einsatzgebiete von Gleichstrom-, Wechselstrom- und polarisierten Elektromagneten. Elektromagnete spielen als Antriebselemente in mechatronischen Systemen eine wichtige Rolle und werden im Maschinen- und Fahrzeugbau sowie in der Automatisierungs- und Präzisionstechnik erfolgreich eingesetzt. Als Magnetaktoren bestimmen sie in mechatronischen Systemen entscheidend die funktionellen Eigenschaften moderner technischer Produkte mit. In der aktuellen Auflage wurden die Themen Geschichte der Elektromagnete und Magnetische Materialien erweitert. Der Inhalt Grundgesetze des magnetischen Feldes - Magnetkraft und Energie - Berechnung des magnetischen Feldes von Elektromagneten - Das dynamische Verhalten von Elektromagneten - Erwärmung von Antrieben - Elektromagnetische Schrittmotoren - Entwurf elektromagnetischer Antriebe - Spezielle Magnetkonstruktionen - Magnetische Mikroaktoren - Magnetische Messtechnik Die Zielgruppen Entwickler, Konstrukteure, Anwender elektromagnetischer Aktoren in der Industrie (Maschinenbau, Automobilbau, Automatisierungstechnik, Präzisionstechnik) Studierende der Studiengänge Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, Gerätebau, Mikrosystemtechnik und der Angewandten Informatik Die Autoren Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. h. c. Eberhard Kallenbach leitete bis 2002 das Fachgebiet Mechatronik an der TU Ilmenau und war Leiter des Steinbeis-Transferzentrums Mechatronik Ilmenau. Dr.-Ing. Rüdiger Eick ist Entwicklungsingenieur bei ZF TRW / Lucas Varity GmbH Koblenz. Dr.-Ing. Tom Ströhla ist Akademischer Rat im Fachgebiet Mechatronik der Fakultät für Maschinenbau an der TU Ilmenau. Dr.-Ing. Karsten Feindt ist Entwicklungsingenieur bei der IDAM AG & Co. KG, Suhl. Dr.-Ing. Matthias Kallenbach ist Leiter Innovation und Technik bei der Kern Technik GmbH & Co. KG Schleusingen.  Dr.-Ing. Oliver Radler ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Mechatronik der Fakultät für Maschinenbau der TU Ilmenau



http://dx.doi.org/10.1007/978-3-658-14788-4
Denk, Frank;
Beitrag zur Charakterisierung und Systemintegration schnellschaltender elektromagnetischer Aktuatoren - insbesondere Einspritzventile für Ottomotoren. - Ilmenau, 2018. - XI, 140 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Der gesetzlich zulässige Schadstoffausstoß von Verbrennungsmotoren erfordert die Entwicklung neuer Ansteuerstrategien von Kraftstoffeinspritzventilen. Die vorliegende Arbeit untersucht das einspritzrelevante System aus Elektronik, Software, Einspritzventil sowie Hydraulik und entwickelt neue elektromagnetische Methoden zur Optimierung des hydraulischen Einspritzvorgangs. Insbesondere die dynamischen Vorgänge des hydraulischen Öffnens und des hydraulischen Schließens bilden den Schwerpunkt der Untersuchungen. Auf Basis der Maxwellschen Gleichungen wird dargestellt, dass das dynamische Verhalten des Einspritzventils vor allem durch die Reluktanzkraft erfolgt. Es wird gezeigt, dass die elektromagnetischen Ansteuerparameter Spulenspannung und Spulenstrom bei einem Einspritzventil einen signifikanten Einfluss auf den hydraulischen Einspritzvorgang haben. Die Eigenschaft, dass die mechanisch-hydraulische Reaktion magneto-elektrisch auf die Ansteuerung zurückwirkt, wird genutzt, um den Einspritzablauf zu analysieren. Durch die Parametervariation der Ansteuerung und der Analyse der sensorischen Rückmeldung wird ein robustes hydraulisches Öffnen, ein sicheres hydraulisches Offenhalten und ein schnelles hydraulisches Schließen mit der dafür benötigten elektrischen Energie abgestimmt und optimiert. Mit speziellen Verfahren wird der magnetische Fluss des Einspritzventils berechnet. Diese zeigen eine im Kraftfahrzeugbereich neue Möglichkeit der effizienten Abstimmung des elektrischen Energieeintrags sowie der hydraulischen Reaktion und bieten einen Ausblick in zukünftige Regelkonzepte. Diese Arbeit lehnt sich streng an die Umgebungsbedingungen in einem heutigen elektrischen Bordnetz an. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Ergebnisse technisch in Serienapplikationen umzusetzen.



Kellerer, Tobias;
Ein Beitrag zur Schätzung des Ankerhubs schaltender Elektromagnete auf Basis gemessener [Psi](I)-Kennlinien unter besonderer Berücksichtigung von magnetischen Nichtlinearitäten und Wirbelstromeinflüssen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (xv, 174 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Elektromagnete sind elektro-magneto-mechanische Energiewandler mit großer technischer Verbreitung. Sie werden typischerweise dazu eingesetzt, eine Linearbewegung im Bereich von wenigen Mikrometern bis wenigen Millimetern zu aktuieren. In dieser Funktion haben Elektromagnete unter anderem große Verbreitung als Antrieb für Ventile gefunden. Durch das Schalten eines Elektromagneten wird das Ventil geöffnet bzw. geschlossen. Dabei ist der Anker, das bewegte Teil des Magneten, mit der Ventilmembran bzw. mit dem Ventilkolben, also dem beweglichen Teil des Ventils, verbunden. Somit hat der Hub des Magneten wesentlichen Einfluss auf die Ventilcharakteristik. Aufgrund hoher Integration ist es bei vielen Ventilen schwer möglich den Ventilhub optisch oder mechanisch zu messen. Die Messung und Interpretation des Schaltverhaltens von Elektromagneten auf Basis der Psi(I)-Kennlinie stellt eine Methode dar, mit der durch alleinige Messung von Spannung und Strom an der Erregerspule des Elektromagneten viele Informationen über das Verhalten eines Elektromagneten gewonnen werden können. In dieser Arbeit wird untersucht, in wieweit der Ankerhub allein anhand der Psi(I)-Kennlinie eines schaltenden Elektromagneten ermittelt werden kann. Dazu wird die Änderung der magnetischen Energie während des Schaltvorgangs geschätzt und daraus der Ankerhub ermittelt. Die bestehende Definition der magnetischen Energie und Koenergie im Psi(I)-Diagramm wird auf Kennlinien mit Hysterese- und Wirbelstromeinflüßen übertragen. Um den Ankerhub zu ermitteln ist es notwendig, Teile der gemessenen Psi(I)-Kennlinie des schaltenden Elektromagneten zu extrapolieren. Vielfältige Einflüsse auf die Form der Psi(I)-Kennlinie, die die Extrapolation erschweren werden systematisch untersucht. Es wird gezeigt, dass diese Einflüsse zum einen messtechnischer Natur sind und durch geeignete Messregime minimiert werden können. Derartige Regime werden erarbeitet und die wesentlichen Einflussmöglichkeiten herausgestellt. Zum anderen wird gezeigt wie Material- und Geometrieeffekte des Magneten und deren Kombination die Form der Psi(I)-Kennlinie beeinflussen und für zusätzliche Krümmungswechsel sorgen, die die Extrapolation erschweren. An einem ausgewählten Demonstrator mit geringen Störeinflüssen wird die Ankerhubmessung exemplarisch durchgeführt und der Ansatz zur Bestimmung des Ankerhubs für einen Spezialfall bestätigt.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000157