Elektromagnetische Lager und lagerlose Antriebe

Magnetlager sind mechatronische Systeme par excellence: elektromagnetische Kräfte wirken in einem mechanischen System, und das Gesamtsystem kann, weil es ungeregelt instabil ist, nur mit einer Regelung betrieben werden.

Die magnetischen Lager besitzen gegenüber konventionellen Lagern den wesentlichen Vorteil, dass sie berührungslos arbeiten und so kein mechanischer Verschleiß entsteht. Aus diesem Grund werden derartige Lager meist bei Anwendungen eingesetzt, bei denen der (ferromagnetische) Körper, auf den eine Kraft wirken soll, eine schnelle Bewegung gegenüber dem magnetischen Aktor vollzieht. Bei diesen Anwendungen ist die Verschleißfreiheit besonders bedeutend. Auf eine Schmierung kann dabei verzichtet werden. Andere Anwendungen magnetischer Lager nutzen den Bewegungsspielraum aus, der aufgrund des Luftspalts vorhanden ist, um beispielsweise eine zu lagernde Welle einer Werkzeugspindel hochgenau entlang einer vorgegebenen Bahn zu bewegen.

Am Lehrstuhl interessieren insbesondere die nichtlinearen Regelungsmethoden der Signalverarbeitung, die für die hochpräzise schnelle Bahnregelung benötigt werden. Dies schließt Beobachter sowohl für den Betrieb der Regelung (wie Zustands- und Störgrößenbeobachter, Unwuchtkompensation) als auch zur Prozessüberwachung (Prozesskraftrekonstruktion aus den Lagerströmen) ein. Dazu werden verschiedene Lagertypen in unterschiedlichen Anwendungen untersucht.

Werkzeugspindel
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Magnetisch gelagerte Platte
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Mitwirkende