Institut für Schnelle Mechatronische Systeme (ISM)

Analyse Voith Regelmagnet (VRM)

Ziele

Ziel des Projektes ist es, den bestehenden Magnetkreis und die darin verwendeten Magnetwerkstoffe zu analysieren und ein möglichst realitätsnahes FEM-Simulations-modell des VRM zu erstellen. Des Weiteren sollen Sensibilitätsbetrachtungen und Parameterstudien für Abmessungen und Lage diverser notwendige Aussparungen im Magnetkreis durchgeführt werden, um deren Einfluss auf die Magnetkraft und der Flussdichte im Messluftspalt zu überprüfen.

Methoden

  • Messung magnetischer und elektrischer Eigenschaften verwendeter Magnetwerkstoffe
  • Metallurgische Untersuchung des Anker- und Gehäusewerkstoffes
  • Magnetkreissimulation und Parameterstudien mittels Finite Elemente Methode (FEM)

Ergebnisse

Der verwendete Magnetwerkstoff (11SMn30) weist grundsätzlich sehr gute magnetische Eigenschaften auf. Metallurgische Untersuchen zeigen keinen auffälligen Veränderungen des Gefüges auf, welche auf Kaltverformung hindeuten. Ankerkonus hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Kraft-Hub-Kennlinien (keine Kennlinienbeeinflussung). Diverse Einstiche für Dichtungsringe liegen unkritisch und führen daher nur zu einer geringfügigen Reduktion der Magnetkraft. Simulierte Magnetkräfte und zu diesem Zeitpunkt verfügbare Messwerte stimmen qualitativ, jedoch nicht quantitativ überein. Die quadratische Abhängigkeit der Magnetkraft von der Flussdichte im Messluftspalt, welche für die Kraftregelung genutzt wird, konnte per Simulation bestätigt werden.

Fazit

Aufgrund der durchgeführten Produktanalyse konnten das stationäre Verhalten des Magnetaktors mittels rotationssymmetrischen 2D FEM-Modells und zusätzlich auch in einem 3D-Modell näherungsweise abgebildet werden. Insgesamt konnten die durchgeführten Untersuchungen und Simulationen zu einem erheblichen Erkenntnisgewinn bei beim Projektpartner (Voith Turbo) beitragen. Die Weiterführung der Kooperation zwischen Voith Turbo und der Hochschule Heilbronn wurde beschlossen.

Projektsteckbrief

Projektleiter

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Ulm

Mittelgeber

Voith Turbo GmbH und CO KG und zusätzliche Landesmittel (MINT-Projekt)

Programmname

Analyse Voith Regelmagnet

Gesamtmittel über die gesamte Laufzeit

21.505,6 €

Projektbeginn

01.03.2010

Projektende

28.02.2011

Telefondurchwahl, E-Mail des Projektleiters

Tel.: 07940/1306-196;
E-Mail: ulm@hs-heilbronn.de

Weitere Ansprechpartner

Tel.: 07940/1306-191;
E-Mail: oliver.vogel@hs-heilbronn.de

Mitarbeiter-Mannmonate im Berichtszeitraum

12

Projektpartner

Voith Turbo GmbH

Forschungsschwerpunkt der Hochschule Heilbronn

Magnetismus