Programmheft herunterladen

Zur Übersicht

Vortrag

Self-Sensing Potential of FSMA Actuators in Automation Applications

Thursday (23.05.2019)
09:45 - 10:05 Uhr
Bestandteil von:


Magnetische Formgedächtnislegierungen (FSMA) sind metallische Einkristalle mit unsymmetrischer, verzwillingter Kristallstruktur und hoher Sättigungsmagnetisierung. Durch eine extrinsisch induzierte Ummagnetisierung resultiert daraus eine starke magnetomechanische Kopplung. Dieser Prozess ist zudem sehr schnell, woraus sich das Potenzial für den Einsatz in der Automatisierung ableitet.

Während der letzten zwei Jahrzehnte sind eine Reihe von Antrieben auf Basis von FSMA vorgestellt worden. Obwohl verschieden in Bezug auf Topologie, Baugröße und Anwendung, werden sie üblicherweise als reine Wandler zur Verrichtung mechanischer Arbeit genutzt. Demgegenüber steht der deutlich seltener untersuchte Sensoreffekt, der sich aus der Änderung der magnetischen Eigenschaften bei Kristallscherung ergibt. Dieser Effekt kann beispielsweise induktiv gemessen wer-den und wurde bisher hauptsächlich auf die Messung mechanischer Größen bei festen magnetischen Umgebungsbedingungen angewandt. Kaum untersucht ist die gleichzeitige Nutzung beider Effekte in sog. Self-sensing-Aktoren, insbesondere nicht unter veränderlicher Last.

Im vorgeschlagenen Beitrag wird das Potential von FSMA-basierten Self-sensing-Aktoren in der Automatisierung theoretisch und praktisch untersucht. Das vorgestellte Antriebssystem soll dabei in der Lage sein, magnetfeldgesteuert mechanische Arbeit zu verrichten und gleichzeitig eine Messung des Abtriebshubes ohne zusätzliche Wegsensorik zu ermöglichen. In einem ersten Schritt werden dazu verschiedene Sensorprinzipien im Antrieb unter Last modellbasiert untersucht und verglichen. Die aussichtsreichste Variante wird dann im Labormaßstab experimentell untersucht, um so die Simulationsergebnisse zu validieren und eine erste Aussage über Auflösung und Genauigkeit treffen zu können.

In einem zweiten Schritt erfolgt die Übertragung des Prinzips auf einen praktischen Antrieb in einer Automatisierungsaufgabe. Es folgt eine Charakterisierung des Sensorprinzips unter Vorgabe einfacher und anwendungsnaher Lastfälle. Abschließend erfolgen eine Evaluation des Konzeptes und ein Ausblick auf mögliche weitere Anwendungen.

Sprecher/Referent:
Dr. Holger Neubert
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Weitere Autoren/Referenten:
  • Fabian Ehle
    Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
  • Dr. Peter Neumeister
    Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS