Kassel, Universiẗat, Diss., 2007.

Chemnitz, Techn. Univ., Diplomarb., 2007.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

Techn. Universiẗat, Diss., 2003--Berlin.

Der diesjährige 12. Workshop Magnetlagertechnik Zittau-Chemnitz setzt eine Veranstaltungsreihe fort, die vor nunmehr 25 Jahren mit dem 1. Workshop 1994 in Zittau ihren Anfang nahm. Während anfänglich Magnetlager Sonder- oder Nischenlösungen darstellten, haben Magnetlager in dieser Zeit in zahlreichen Applikationen Produktstatus erreicht. Das ist neben der Verfügbarkeit immer leistungsfähigerer Komponenten bspw. in der Regel- oder Leistungselektronik auch auf die Anwendung moderner, computergestützter Methoden bei der Auslegung und Konstruktion von Magnetlagern zurückzuführen. Die konsequente Weiterentwicklung der Magnetlagertechnologie und deren vorteilhafte Anwendung in der Industrie und Energietechnik führen zu einer Erhöhung der Energieeffizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Anlagen und zur Reduzierung umweltschädlicher Immissionen. Neue Anwendungsfelder ergeben sich auch aus aktuellen Entwicklungen bei der Energieversorgung oder der Digitalisierung und Vernetzung der industriellen Produktion – Industrie 4.0. In diesem Sinn versteht sich der Workshop als Podium für Wissenschaftler, Entwickler, Hersteller und Anwender zum weiteren Avancement dieser Technologie. Der vorliegende Tagungsband beinhaltet die von den Autoren eingereichten Beiträge in der Reihenfolge des Tagungsprogramms. Die Veranstalter danken besonders den Autoren, Referenten und Teilnehmern sowie allen, die durch ihr Engagement zum Gelingen des Workshops beigetragen haben und freuen sich auf eine Fortsetzung der Veranstaltungsreihe 2021 an der Technischen Universität Chemnitz.

Das neuartige Fluss-Bypass-Verfahren ist ein sensorloses Messsystem für magnetisch gelagerte Antriebe. Durch Integration eines zusätzlichen nichtlinearen Flusspfad gelingt eine teilweise Kompensation des Sättigungseinflusses, der sonst bei hohen Flüssen zu verschwindender Messempfindlichkeit führen kann. Durch die transformatorische Signalübertragung mittels Hilfswicklungen werden ein hoher Signal-Rauschabstand bei hoher Messbandbreite erreicht.

Aktive Magnetlager ermöglichen berührungsfreies Lagern und begrenztes Bewegen von Rotoren. Die für einen stabilen Betrieb notwendige Lageregelung erfordert genaue und schnelle Messsysteme. Die bisher verwendeten Messsysteme erfordern zusätzlichen Bauraum. In dieser Arbeit wird ein integriertes, kapazitives Messsystem für Radiallager vorgestellt, durch das die axiale Baulänge des Rotors reduziert und Dislokationseffekte vermieden werden können. Es wurde dadurch eine höhere Regelungsdynamik erreicht. Außerdem wurde ein erweitertes Kalman-Filter mit nichtlinearer Kraftberechnung implementiert, um die Lageregelung mit verrauschten Messsignalen stabil betreiben zu können. Die Verbesserung der Lageregelung durch das integrierte Messsystem und das Kalman-Filter werden anhand von Versuchsergebnissen verdeutlicht.

Die Kenntnis der dynamischen Eigenschaften von Turbomaschinenrotoren sind bei magnetgelagerten Maschinen von entscheidender Bedeutung für den sicheren Betrieb und die Regelung. Besonders der Temperatureinfluss auf die Materialien und die Eigenformen müssen dabei berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird ein MATLAB-Tool vorgestellt mit dem es möglich ist, die Eigenfrequenzen und -formen für magnetgelagerte Turbomaschinen zu berechnen und das Rotormodell für dynamische Simulationen zu erstellen. Es wird auf die zu Grunde liegende Mathematik eingegangen und die Implementierung vorgestellt. Die bisher erreichten Ergebnisse und die Implementierung in ein Simulationsmodell für eine magnetgelagerte Maschine werden gezeigt. / Knowledge of the dynamic properties of turbomachinery rotors is of crucial importance for safe operation and control in machines with magnetic bearings. Especially the temperature influence on the materials and the eigenmodes have to be considered. In this paper, a MATLAB tool is presented with which it is possible to calculate the natural frequencies and shapes for magnetically levitated turbomachinery and to create the rotor model for dynamic simulations. The underlying mathematics is discussed and the implementation is presented. The results achieved so far and the implementation in a simulation model for a machine with magnetic bearings are shown.

Aktive Magnetlager ermöglichen berührungsfreies Lagern und begrenztes Bewegen von Rotoren. Die für einen stabilen Betrieb notwendige Lageregelung erfordert genaue und schnelle Messsysteme. Die bisher verwendeten Messsysteme erfordern zusätzlichen Bauraum. In dieser Arbeit wird ein integriertes, kapazitives Messsystem für Radiallager vorgestellt, durch das die axiale Baulänge des Rotors reduziert und Dislokationseffekte vermieden werden können. Es wurde dadurch eine höhere Regelungsdynamik erreicht. Außerdem wurde ein erweitertes Kalman-Filter mit nichtlinearer Kraftberechnung implementiert, um die Lageregelung mit verrauschten Messsignalen stabil betreiben zu können. Die Verbesserung der Lageregelung durch das integrierte Messsystem und das Kalman-Filter werden anhand von Versuchsergebnissen verdeutlicht.

Die Auslegung von Magnetlagern erfolgt in der Regel durch Fachpersonal in einem iterativen zeitaufwendigen Prozess. Dies stellt einen großen Kostenfaktor bei der Entwicklung magnetgelagerter Maschinen oder der Umrüstung konventionell gelagerter Maschinen dar. Aus diesem Grund wurde ein Softwarewerkzeug entwickelt, welches eine automatisierte, optimale Auslegung von Magnetlagern auf Basis der Particle-Swarm-Optimization ermöglicht. Dabei wurden auch Temperatureinflüsse berücksichtigt, sodass eine Auslegung von Magnetlagern für erweiterte Temperaturbereiche möglich ist (Hochtemperatur-Magnetlager). / The design of magnetic bearings is usually carried out by specialist personnel in an iterative time-consuming process. This represents a major cost factor in the development of machines with magnetic bearings or the retrofitting of machines with conventional bearings. For this reason, a software tool was developed that enables an automated, optimal design of magnetic bearings based on Particle-Swarm Optimization. Temperature influences were also taken into account, so that a design of magnetic bearings for extended temperature ranges is possible (high-temperature magnetic bearings).