Lineare elektromagnetische Aktoren für aktive hochdynamische Schwingungsanregungen im Maschinenbau

Um den wachsenden Anforderungen des internationalen Marktes an die Leistungsfähigkeit von Maschinen gerecht werden zu können, finden immer häufiger mechatronische Lösungsansätze Anwendung bei der Optimierung technischer Systeme. Dabei nehmen Aktoren Schlüsselpositionen ein, weil sie den zielorientierten Energietransfer realisieren. Für eine Vielzahl industrieller Applikationen im allgemeinen Maschinenbau sowie in der Verkehrstechnik sind elektromagnetische Aktoren besonders geeignet, da sie das geforderte Leistungsprofil bezüglich der guten dynamischen Eigenschaften kombiniert mit Stellwegen bis in den mm-Bereich erfüllen. Innerhalb des vorliegenden Beitrags werden elektromagnetische Aktoren untersucht, die eine gute Dynamik (Stellkräfte im kN-Bereich und Stellfrequenzen bis ca. 500 Hz) mit Stellwegen im mm-Bereich und einer kompakten und robusten Bauweise verknüpfen. Die Vormagnetisierung der Systeme erfolgt durch den Einsatz starker Permanentmagnete. Die aus der hohen negativen Systemsteifigkeit resultierende schlechte Regelbarkeit der Aktorik wird mit Hilfe eines ECU gestützten (ECU: electronic-control-unit) Kompensationsverfahrens gelöst. Das Übertragungsverhalten wird diskutiert und experimentell verifiziert. Abschließend wird die Einsatzfähigkeit der diskutierten Aktorik an einem ersten, industrienahen Anwendungsbeispiel aus dem Bereich der definierten Schwingungsanregung erprobt.