In the first part of this thesis is described implementation of quality management system in a small company according to ISO 9001. Next part is about production process by method PPAP. In this section is solved primarily ISO 9001 standard, statistical control of production and certification company according to requirements of ISO 9001. Second part is focused on mass production of flange by using the company facilities Kovobrábění Sobotka. In the end of thesis are reflected weaknesses of production. In the conclusion is described technical and economic evaluation of implementation QMS and machining sample parts.

<p>U ovoj doktorskoj disertaciji prikazana je koncepcija, realizacija i potvrda nove metode<br />jednovremenog etaloniranja strujnih mernih transformatora sa dve različite merne<br />aparature. Pregledom stručne literature ne postoji podatak da je ova metoda ranije<br />primenjivana. U disertaciji su prikazane različite merne metode za ispitivanje i<br />etaloniranje mernih transformatora koje imaju primenu u savremenoj praksi i koje<br />podrazumevaju i različite merne mogućnosti. Takođe je i ekperimentalno potvrđeno<br />jednovremeno ispitivanje i etaloniranje strujnih mernih transformatora sa nekoliko<br />mernih aparatura koje su zasnovane na različitim metodama. Sprovedna istraživanja i<br />eksperimentalni rezultati pokazuju i potvrđuju niz prednosti ovakvog načina<br />etaloniranja. Detaljna analiza komponenti merne nesigurnosti pokazala je da se<br />primenom ove metode postiže poboljšanje merne nesigurnost etaloniranja za skoro red<br />veličine u odnosu na klasično pojedinačno etaloniranje sa dve različite merne<br />aparature. Analiza uticajnih veličina na mernu nesigurnost pokazuje da se po ovoj novoj<br />metodi etaloniranja eliminiše niz komponenti od kojih su najznačajnije: uticaj<br />nejednakosti referentnih struja i ispitnog opterećenja. Istraživanja su takođe pokazala<br />da jednovremena metoda osim što doprinosi podizanju tačnosti etaloniranja strujnih<br />transformatora, ima primenu i u etaloniranju mernih aparatura za ispitivanje tačnosti<br />mernih transformatora i interkonparaciji strujnih etalon transformatora. Kroz<br />konkretne primere realizovane u praksi, razmotreni su i prikazani načini etaloniranja<br />mernih aparatura za ispitivanje tačnosti ovom novom metodom. Interkomparacijom dva<br />merna sistema visoke klase tačnosti Nacionalnog merološkog instituta Kanade<br />(National Research Council Canada), od kojih je jedna razvijena u Elektrotehničkom<br />Institutu &quot;Nikola Tesla&quot;, pokazana je i prednost primene jednovremene metode u oblasti<br />primarne metrologije strujnih mernih transformatora.</p> / <p>The dissertation presents the concept, its realisation and verification of the new method<br />of simultaneous comparison of the current transformers by two different measuring<br />apparatus. It is shown by searching the literature, that this method has not been used<br />before. In this dissertation different measuring methods for testing and calibration of<br />current transformers, with their different measuring capabilities are presented. Most of<br />them have been used in recent practice. Furthermore, the experimental verification of<br />new simultaneous calibration method is presented. For this reason some measuring<br />apparatus based on different measuring methods were used. Conducted research and<br />experimental results confirmed a number of advantages of this calibration method.<br />Detailed analysis of the components of the uncertainty of measurements shown that<br />using simultaneous method uncertainty of measurements have been improved<br />comparing to method with two individual calibration by different apparatus. In that case<br />some of the measuring uncertainty components can be neglected. The most significant<br />is component caused by variation of referent current and component caused by variation<br />of burden. The research has also showed that simultaneous method can be used for<br />calibration of measuring apparatus for current transformer accuracy testing and their<br />inter-comparisons. The ways of calibration of apparatus for current transformer accuracy<br />testing are considered and presented, through concrete examples realized in practice.<br />A high-accuracy comparison of two NRC (National Research Council Canada)<br />calibration systems were carried out by new simultaneous method. One measuring<br />system is developed at Electrical Engineering institute Nicola Tesla, Belgrade.<br />Accordingly the advantage of simultaneous method applied at the primary metrology of<br />current transformer is verified.</p>

Den fundamentala principen för tillverkning av papper är inte en särskilt komplicerad sådan. Men för att pappret skall erhålla specifika egenskaper blir processen alltmer komplicerad. Bland annat tillsätts olika typer av kemikalier och processen övervakas ständigt av olika system. Ett av dessa system mäter pH-halten i pappersmassan. Mätsystemet är dock utsatt för frekventa mätfel vilket medför en felaktig dosering av den koldioxid som används för att sänka pH-värdet. Detta kan slutligen ha negativ påverkan på papprets egenskaper. Syftet bakom arbetet är att mätsystemet ska bidra till en jämn reglering av pH och därigenom garantera jämn papperskvalitet. För detta arbete har en frågeställning och ett antal mål och delmål etablerats. De övergripande målen omfattar att etablera en statistisk modell över mätfel och beräkna eventuella ekonomiska besparingar. För att uppfylla mål och besvara frågeställningen måste en grunduppfattning byggas uppför berörda delar av tillverkningsprocessen, pH-värdets påverkan i processen, pH-sensorns mätprincip, mätsystemets utformning och rutiner som berör mätsystemet. Med denna grund undersöks uppkomsten av mätfel för de sex mätpunkterna. Detta utförs med två tillvägagångssätt: Sammanställning av lagrade historiska data och sammanställningar avprovtagningar utförda under kontrollerade förhållanden. De aspekter som undersöks är magnitud, frekvens och hur dessa förhåller sig till olika processrelaterade värden. En kalkyl för kostnader berörande mätsystemet upprättas även. Denna omfattar aktuella kostnader för koldioxid och underhåll. I resultatet presenteras en statistisk modell över mätfel, uppdelat på historiska och i närtid. Den historiska modellen visar, för samtliga behandlade positioner, en medelavvikelse på &lt;0,3 pH-enheter. Den min- och maximala avvikelsen kan däremot uppgå till &gt;0,8 pH-enheter. Modellen för närtid visar på kraftiga avvikelser för fyra av de sex behandlade systempositionerna, som relaterar både till papperskvalitet och ytvikt. Denna statistiska modell används sedan för att beräkna möjliga besparingar. Här påvisades att viss besparing fanns, både för koldioxid och för underhållskostnader. Slutsatsen för detta arbete är att ett mätfel existerar för majoriteten av de behandlade positionerna. Det har även kunnat påvisas ett samband med de undersökta processrelaterade aspekterna, men resultatet kan inte garanteras fullständigt. Med detta kunde även en möjlig besparing av koldioxid uppskattas vid bättre mätnoggrannhet. Besparingen uppgick till c:a 200 tkr, vilket i jämförelse med företagets omsättning endast utgör 0,075‰ av denna. / The fundamental principle for manufacturing paper is not a complicated one. However, for the paper to acquire specific properties, the process becomes increasingly complicated.Among other things, different chemicals are added, and the process is continuouslymonitored by various systems. One of these systems measures the pH-level of the pulp. This system is however constantly affected by measuring errors, which in turn leads to the incorrect dosage of the carbon dioxide used to lower the pH-level. This could in turn have a negative impact on the properties of the final paper. The underlaying purpose of this project is for the measuring system to ensure an even regulation of pH and therethrough guarantee an even paper quality. For this project, several question at issue, goals and subgoals have been established. The general goals cover establishing a statistical model for the error and estimate possible economical savings. To fulfil the goals and answer the questions at issue, firstly a basic understanding must be established for: concerned parts of the manufacturing process, the effect pH-level has on the process, the measuring principle of the pH-sensor, the design of the measuring systemand the routines concerning the measuring system. With this basis, the occurrence of measuring error is examined for the six measuring points. This is accomplished with two methods: The compilation of historical data and the compilation of manual measurementsexecuted under controlled conditions. The aspects examined are magnitude, frequency and the relation to process related values. Finally, a calculation for costs regarding the measuring system was established. This includes current carbon dioxide and maintenance costs. The result presents a statistical model for the measuring error, divided into historical and near time. The historical model shows that for all the addressed positions, a mean deviation occurred &lt;0.3 pH-units. However, the minimum and maximum deviation could reach &gt;0.8 pH-units. The model for near time shows significant deviations for four out of the six covered positions, which in turn shows relations to both paper quality and surface weight. With this statistical model possible savings were calculated. This in turn showed the possibility of savings for both carbon dioxide and maintenance. The conclusion for this project is the existence of a measuring error. Also, a connection between this and the process related aspects could be established. Although, the result cannot be completely guarantied. With this, possible savings through better accuracy could be estimated. Though, these were only in the size of 0.075‰ of the company’s total revenue.

The work deal with the measurement, processing and analysis of Q/h characteristics of the sluice chamber in the wastewater treatment plant on a physical hydraulic model in the conditions of influencing the overflow phenomenon by the groundwater level. Based on the achieved results, a measuring system has been projected in the area of the sluice chamber to measure the flow and flow rate of lightened water into the Svratka river. The measurements on the model were performed in the premises of the Laboratory of water Management Research of the Institute of Water Structures of the Faculty of Civil Engineering of Brno University of Technology by the author of this work. The results of the diploma thesis is a flow chart describing the calculation procedure used to determine the immediate flow, on the basis of which a new software of the evaluation unit of the measuring system was realized.

No / Sedimentation of non-homogeneous systems is the typical phenomenon indicating the physical instability as a key measure to the quality control of the preparation products. Currently, the determination methods for the sedimentation of non-homogeneous preparations are based on manual measurement or semi-quantitative observation, lacking of either automation or quantitative dynamic analysis. The purpose of this research was to realize automatic and quantitative monitoring of the sedimentation dynamics for non-homogenous systems as suspension, emulsions at laboratory level. Non-contact measurement method has been established to determine the sedimentation behaviors in a standard quartz tube for sedimentation, with internal diameter and height 23 mm and 215 mm, respectively, with controlled temperature and light intensity. As high performance camera has been equipped, the sedimentation images with high spatial and temporal resolution could be acquired, which can continuously capture sedimentation images with the resolution of 2048 x 2048 pixel at a maximum rate of 60 slides/s. All the pictures were processed to extract the luminance matrix top-down along the fixed vertical midline of each picture, which implied sedimentation characteristics of the system at the moment the picture was taken. Combining all the luminance matrixes along vertical middle lines of the pictures, a time-luminance matrix profile was obtained. Digital image processing techniques were used to eliminate interference and establish a three-dimensional surface model of the sedimentation dynamics. Then, the derivative mutation algorithm has been developed for the intelligent identification of sedimentation interface with threshold optimization so as to quantitatively analyze the sedimentation dynamics with visualization. The sedimentation curve and sedimentation dynamic equation of the non-homogeneous system were finally outputted by numerical fitting. The methodology was validated for great significance in determinations of small volume samples, parallel control multiple batches, and long period of time automatic measurement. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Exchange of mass (water vapor), momentum, and energy between atmosphere andocean has profound influence on weather and climate. This exchange takes place at the air-sea interface, which is part of the marine atmospheric boundary layer. Various empirical relations are being used for estimating these fluxes in numericalweather and climate models but their accuracies are not sufficiently verified or tested over the Indian Ocean. The main difficulty is that vast areas of open oceans are not easily accessible. The marine environment is very corrosive and unattended long term and accurate measurements are extremely expensive. India has research ships that spend most of their time over the seas around India but that opportunity is yet to be exploited. To address this, an air-sea flux measurement system for operation on board research ships was planned. The system was tested on board Indian Research Vessels ORV SagarKanya during its cruise SK-296 in the Bay of Bengal (BoB) in July-August 2012, and NIO ship Sindhu Sadhana in June-July 2016. The complete set included instruments for measuring wind velocity, windspeed and direction, air and water temperature, humidity, pressure, all components of radiation and rainfall. In addition, ship motion was recorded at required sampling rate to correct for wind velocity. The set up facilitates the direct computation of sensible and latent heat fluxes using the eddy covariance method. In this thesis, design and installation of meteorological and ship motion sensors onboard research ships, data collection and quality control, computation of fluxes of heat, moisture and momentum using eddy covariance method and their comparison with those derived from bulk method are described. A set of sensors (hereafter, flux measuring system) were mounted on a retractable boom, ~7 m long forward of the bow to minimize the flow disturbance caused by the ship superstructures. The wind observed in the ship frame was corrected for ship motion contaminations. During the CTCZ cruise period true mean wind speed was over 10 m/s and true wind direction was South/South-Westerly. True windspeedis computed combiningdata from the anemometer a compass connected to AWS and a GPS. Turbulent fluxes were computed from motion-corrected time-series of high frequency velocity, water vapor, and air temperature data. Covariance latent heat flux, sensible heat flux, and wind stress were obtained by cross-correlating the motion-corrected vertical velocity with fast humidity fluctuations measured with anIR hygrometer, temperate fluctuation from sonic anemometer and motion-corrected horizontal windfluctuations from sonic anemometer, respectively. During the first attempt made in July-August 2012 as part of a cruise of CTCZ monsoonresearch program, observations were mainly taken in the North Bay of Bengal. The mean air-temperature and surface pressure were ~28 Deg C and ~998 hPa, respectively. Relative humidity was ~80%. Average wind speed varied in the range 4-12 m/s. The mean latent heat flux was 145 W/m2 , sensible heat flux was ~3 W/m2 and average sea-air temperature difference was ~ 0.7°C. The Bay of Bengal boundary layer experiment (BoBBLE) was conducted during June-July 2016 and the NIO research ship Sindhu Sadhana was deployed. The same suite of sensors installed during CTCZ were used during BoBBLE. During daytime, peaks of hourly net heat fluxes (Qnet ) were around 600 Wm-2(positive if into the sea), whereas, night time values were around -250 W m-2. Sea surface temperature was always >28°C and maximum air temperature exceeded 29°C. During the experimental period the mean Qnet was around -24 Wm-2 from both eddy covariance and conventional bulk methods, but there are significant differences on individual days.The new flux system gives fluxes which are superior to what was available before.

The content of this thesis is the description the various component of the linear feed axis, which are used in heavy duty machine tools. This describes their features, advantages and disadvantages and on these basics, are selected different appropriate design variants. In the second part of this thesis has been drawn up constructional design of these variants. They were subsequently compared and then was chosen the most ideal one for the designed machine, which is heavy machine tool upper gantry type. The work also includes the 3D CAD model of the final version and drawing documentation.

Diese Dissertation widmet sich der Erfassung, Identifikation und Beschreibung von Entladungsprozessen, die an Überschlägen bei Blitzspannung auftreten. Es wird ein Messsystem entwickelt, welches die elektrischen und optischen Parameter der Entladungsprozesse an der Spitze-Spitze-Elektrodenanordnung bei standardisierter und oszillierender Blitzspannung mit hoher Empfindlichkeit und Synchronisationsgenauigkeit aufzeichnet. Mithilfe der Strommessungen und der fotografischen Aufzeichnungen von Entladungen können drei Phasen des Durchschlagprozesses identifiziert werden: In der Reihenfolge ihres Auftretens handelt es sich um die Streamerphase, die Kanalübergangsphase und die Kanalbildungsphase. Diese Phasen werden für die standardisierte und oszillierende Blitzspannung aufgezeigt, wobei Gemeinsamkeiten und Unterschiede herausgestellt werden. Anhand von statistischen Beschreibungen des Durchschlagverhaltens und des Entladungsverhaltens werden daraufhin Abhängigkeiten in den Entladungsprozessen abgeleitet. / This thesis is dedicated to the acquisition, identification and description of discharge processes, which occur under lightning impulse voltage. A measuring system has been developed that records the electrical and optical parameters of the discharge processes with a high sensitivity and synchronization accuracy on a rod-rod electrode arrangement under standardised and oscillated lightning impulse voltage. With the current measurements and the photographic records of discharges, three phases of the breakdown process can be identified. In order of their occurrence these are the streamer phase, the channel transition phase and the channel formation phase. These phases are shown for the standardised and oscillated lightning impulse voltage, whereby similarities and differences are presented in detail. Using statistical descriptions of the breakdown and the discharge behaviour, dependencies in the discharge process will be derived.

In dieser Arbeit wird die Möglichkeit untersucht, durch die Messung magnetischer Streuflüsse und unter Berücksichtigung der durch die Steuerströme hervorgerufenen Durchflutung, auf die Position des Rotors im Magnetlager zu schließen. Die Streuflüsse werden in der Regel vernachlässigt, stehen aber im unmittelbaren Zusammenhang zur Luftspaltlänge, wie theoretische Betrachtungen zeigen. Anhand von analytischen und numerischen Modellen, welche durch Messungen verifiziert werden, ist eine Linearisierung und Kompensation des Einflusses der Durchflutung möglich. Auf dieser Basis wird ein Messsystem entwickelt, mit dem die streuflussbasierte Positionsregelung eines Testlagers realisiert wird. Hierfür kommen Hall-Sensoren zum Einsatz, die auf Leiterplatten sitzen, welche anstelle der konventionellen Nutverschlüsse in das Magnetlager eingebracht werden. Aufgrund der direkten Nähe der Sensoren zu den Lagerspulen und der gepulsten Steuerströme weisen die Messsignale jedoch ein erhebliches Rauschen auf. Um dem entgegenzuwirken, kommt ein Kalman-Filter zum Einsatz, mit dem eine deutliche Verbesserung der Signalqualität erreicht werden kann.:Verzeichnis der Formelzeichen, Indizes und Abkürzungen vii 1 Einleitung 1 1.1 Exkurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Systematik magnetischer Lager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Sensoren für Magnetlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4 Sensorlose Magnetlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.5 Motivation und Struktur der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.5.1 Motivation und Zielstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.5.2 Struktur der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.6 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2 Theoretische Betrachtungen zu magnetischen Streuflüssen 17 2.1 Magnetische Streuflüsse in Magnetlagern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1.1 Heteropolarlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.1.2 Homopolarlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.1.3 Dreischenkliges Magnetlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2 Verallgemeinertes Reluktanzmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3 Zusammenhang zwischen Luftspaltlänge und Streuflussdichte . . . . . . . . 28 2.3.1 Intrapolarer Streufluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3.2 Interpolarer Streufluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.4 Betrachtung der magnetischen Streuflüsse mit Hilfe numerischer Rechnungen 33 2.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3 Magnetische Streuflüsse im realen Magnetlager 39 3.1 Auswahl eines geeigneten Lagertyps und möglicher Messpositionen . . . . . 39 3.1.1 Streuflüsse bei Rotorverschiebung entlang der x- und y-Achse . . . . 41 3.1.2 Streuflüsse bei Rotorverschiebung entlang der a- und b-Achse . . . . 43 3.1.3 Änderung der Streuflüsse bei Querverschiebung des Rotors . . . . . 45 3.2 Nutzbarkeit der intra- und interpolaren Streuflüsse als Lagemesssystem . . 48 3.3 Vergleich gemessener und berechneter Streuflusswerte . . . . . . . . . . . . 52 3.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4 Realisierung des Messsystems 57 4.1 Erstellung von Kennfeldern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2 Versuchsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 v Inhaltsverzeichnis 4.3 Messsystem zur Messung der magnetischen Streuflussdichte . . . . . . . . . 60 4.3.1 Auswahl geeigneter Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.3.2 Sensordesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.3.3 Kalibrierung der Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.4 Statische und dynamische Eigenschaften des streuflussbasierten Messsystems 69 4.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5 Betrachtungen zur Verbesserung der Signalqualität 75 5.1 Modellbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.1.1 Übertragungsverhalten der Messsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . 76 5.1.2 Elektromagnetisches Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 5.1.3 Mechanisches Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 5.1.4 Modellierung variabler Induktivitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.1.5 Stromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.2 Kalman-Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 5.3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 5.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 6 Zusammenfassung und Ausblick 115 6.1 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 6.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.2 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 A Mathematische Überlegungen zu Streuflussfunktionen 121 A.1 Grenzwerte für den intrapolaren Streufluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 A.2 Anstieg intrapolare Streuflussfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 A.3 Maximum des interpolaren Streuflusses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 B Tabellen 127 B.1 Gemessene Streuflüsse an verschiedenen Rotorpositionen und unterschiedlichen resultierenden Steuerströmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 B.2 Ströme und Positionen nach Streuflussmesswerten sortiert . . . . . . . . . . 128 C Schaltpläne, technische Zeichnungen und Blockschaltbilder 129 C.1 Schaltplan Streuflusssensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 C.2 Kalibrierschaltung des Messkonverters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 C.3 Beispielgeometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 C.4 Magnetlagerrotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 C.5 Blockschaltbild des Modells eines Stromrichters . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Literaturverzeichnis 133 Thesen 141 / In this work, the possibility of inferring the position of the rotor in magnetic bearings by measuring magnetic leakage fluxes is investigated. These are usually neglected, but are directly related to the air gap length, as theoretical considerations show. In addition, the magnetic flux caused by the control currents must be taken into account. By means of analytical and numerical models, which are verified by measurements, a linearization and compensation of the influence of the magnetic flux is possible. Based on this, a measurement system is developed to realize a flux leakage-based position control of a test bearing. For this purpose, Hall-sensors are used, which are located on printed circuit boards that are inserted into the magnetic bearing instead of the conventional slot locks. However, due to the direct proximity of the sensors to the bearing coils and the pulsed control currents, the measurement signals exhibit considerable noise. To counteract this, a Kalman-filter is used to achieve a significant improvement in signal quality.:Verzeichnis der Formelzeichen, Indizes und Abkürzungen vii 1 Einleitung 1 1.1 Exkurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Systematik magnetischer Lager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Sensoren für Magnetlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4 Sensorlose Magnetlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.5 Motivation und Struktur der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.5.1 Motivation und Zielstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.5.2 Struktur der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.6 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2 Theoretische Betrachtungen zu magnetischen Streuflüssen 17 2.1 Magnetische Streuflüsse in Magnetlagern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1.1 Heteropolarlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.1.2 Homopolarlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.1.3 Dreischenkliges Magnetlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2 Verallgemeinertes Reluktanzmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3 Zusammenhang zwischen Luftspaltlänge und Streuflussdichte . . . . . . . . 28 2.3.1 Intrapolarer Streufluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.3.2 Interpolarer Streufluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.4 Betrachtung der magnetischen Streuflüsse mit Hilfe numerischer Rechnungen 33 2.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3 Magnetische Streuflüsse im realen Magnetlager 39 3.1 Auswahl eines geeigneten Lagertyps und möglicher Messpositionen . . . . . 39 3.1.1 Streuflüsse bei Rotorverschiebung entlang der x- und y-Achse . . . . 41 3.1.2 Streuflüsse bei Rotorverschiebung entlang der a- und b-Achse . . . . 43 3.1.3 Änderung der Streuflüsse bei Querverschiebung des Rotors . . . . . 45 3.2 Nutzbarkeit der intra- und interpolaren Streuflüsse als Lagemesssystem . . 48 3.3 Vergleich gemessener und berechneter Streuflusswerte . . . . . . . . . . . . 52 3.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4 Realisierung des Messsystems 57 4.1 Erstellung von Kennfeldern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2 Versuchsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 v Inhaltsverzeichnis 4.3 Messsystem zur Messung der magnetischen Streuflussdichte . . . . . . . . . 60 4.3.1 Auswahl geeigneter Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.3.2 Sensordesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.3.3 Kalibrierung der Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.4 Statische und dynamische Eigenschaften des streuflussbasierten Messsystems 69 4.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 5 Betrachtungen zur Verbesserung der Signalqualität 75 5.1 Modellbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.1.1 Übertragungsverhalten der Messsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . 76 5.1.2 Elektromagnetisches Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 5.1.3 Mechanisches Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 5.1.4 Modellierung variabler Induktivitäten . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.1.5 Stromrichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.2 Kalman-Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 5.3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 5.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 6 Zusammenfassung und Ausblick 115 6.1 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 6.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 6.2.2 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 A Mathematische Überlegungen zu Streuflussfunktionen 121 A.1 Grenzwerte für den intrapolaren Streufluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 A.2 Anstieg intrapolare Streuflussfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 A.3 Maximum des interpolaren Streuflusses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 B Tabellen 127 B.1 Gemessene Streuflüsse an verschiedenen Rotorpositionen und unterschiedlichen resultierenden Steuerströmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 B.2 Ströme und Positionen nach Streuflussmesswerten sortiert . . . . . . . . . . 128 C Schaltpläne, technische Zeichnungen und Blockschaltbilder 129 C.1 Schaltplan Streuflusssensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 C.2 Kalibrierschaltung des Messkonverters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 C.3 Beispielgeometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 C.4 Magnetlagerrotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 C.5 Blockschaltbild des Modells eines Stromrichters . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Literaturverzeichnis 133 Thesen 141