Theoretische und experimentelle Untersuchung an aktiven magnetischen Lagern für Industrie-Antriebe

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Es wird eine komplette aktive Magnetlagerung für eine horizontal gelagerte Welle entworfen und aufgebaut. Der konstruktive Aufbau der Magnetlager ermöglicht die Kontrolle von fünf Freiheitsgraden der Bewegung: drei translatorische und zwei rotatorische. Der Entwurf umfasst die Berechnung des magnetischen Kreises unter Berücksichtigung der thermischen Verhältnisse sowie eine Optimierung der Geometrie zur maximalen Ausnutzung des Volumens. Die Elektronik zur Kontrolle der Freiheitsgrade wird entwickelt und die Regler dimensioniert. Der magnetische Kreis wird mithilfe der Methode der elektrischen Ersatzschaltung nachgebildet, um wichtige magnetische und mechanische Größen zu bestimmen, wobei das nichtlineare magnetische Verhalten der Materialien berücksichtigt wird. Die thermische Belastung des magnetischen Lagers wird ebenfalls berechnet. Für den Entwurf wird ein Optimierungsprogramm über das Feldberechnungsprogramm gelegt, wobei die freien Parameter unter Berücksichtigung von Randbedingungen variiert werden. Das Verfahren von Hooke und Jeeves wird zur Optimierung eingesetzt, ergänzt durch Modifikationen zur Beschleunigung der Konvergenz. Strafterme werden implementiert, um Randbedingungen zu berücksichtigen. Ein Modell wird mithilfe der Lagrangeschen Gleichung hergeleitet, um statische und dynamische Eigenschaften zu analysieren und die Reglerstruktur festzulegen. Dynamische Simulationen und thermische Berechnungen werden mit M