Ein Beitrag zur thermal-elektromechanischen Modellierung magnetisch gelagerter Wellen unter Vakuumbedingungen

Magnetlager bieten im Vergleich zu mechanischen Lagern eine Reihe von Vorteilen
z. B. hinsichtlich Lebensdauer, induzierter Mikrovibration, auftretender Verlustleistungen
undWartungsaufwand. Allerdings führen sie zu einem komplexen mechatronischen
System, welches durch eine Vielzahl elektromechanischer und thermischer
Faktoren beeinflusst wird.
Diese Arbeit stellt erstmals eine Möglichkeit vor, thermische Analysen einer im
Vakuum betriebenen magnetisch gelagerten Welle an Modelle ihres elektromechanischen
Kreises zu koppeln. Mithilfe dieser Kopplung können Effekte abgebildet
werden, welche durch getrennte Analyse des thermischen und elektromechanischen
Verhaltens nicht darstellbar sind. Die Modelle wurden für eine Vielzahl von geometrischen
und physikalischen Eigenschaften parametrisiert. Die abgeleiteten Algorithmen
sind in MATLAB® implementiert und durch die grafische Benutzeroberfläche
„MagBeS – Magnetic Bearing Simulator“ aufrufbar. Es werden Beispielanalysen
aufgeführt, die die Wechselwirkungen zwischen thermalem und elektromechanischem
Verhalten veranschaulichen und es wird gezeigt, dass zusätzliche
potenziell kritische Betriebszustände mit dieser Modellierung identifiziert werden
können. Außerdem wird ein neuartiger Ansatz zur experimentellen Bestimmung
der im Rotor auftretenden Verlustleistungen mithilfe von Temperaturmessungen
und thermischen Analysen vorgestellt.