Prof. Dr.-Ing. habil. Arnim Nethe

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Dr. Arnim Nethe

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Schriftenreihe Prozessmodelle - Band 8

A. Nethe, Th. Scholz, H.-D. Stahlmann: Ferrofluidunterstützte Elektromotoren und Aktuatoren - Eine Studie zur Leistungssteigerung

Arnim Nethe, Thomas Scholz, Hanns-Dietrich Stahlmann

Ferrofluidunterstützte Elektromotoren und Aktuatoren - Eine Studie zur Leistungssteigerung

Berlin, Verlag Dr. Köster, 2006
ISBN 978-3-89574-618-5

Dieser Band stellt einen Blick in die Zukunft der Anwendung magnetischer Flüssigkeiten oder Ferrofluide da. Denn trotz großer Anstrengungen ist es bis heute nicht gelungen, Flüssigkeiten zu erzeugen, die eine magnetische Sättigungsinduktion aufweisen, welche für den Betrieb elektrischer Maschinen von durchschlagender Bedeutung wären. Deshalb steht der Aspekt der Kraftverstärkung in der vorliegenden Arbeit mit bereits jetzt verfügbaren Ferrofluiden im Vordergrund. Die Entwicklung leistungsfähiger Fluide sei den Chemikern und Physikern vorbehalten. Die Steigerung der Leistungsfähigkeit, d.h. des Wirkungsgrades einer elektrischen Maschine (z.B. eines Generators) bei gleicher Baugröße, ist der Traum jedes Entwicklers.

Der Ausgangspunkt Ferrofluide zur Kraftverstärkung zu benutzen, beruhte auf einer gemeinsamen überlegung mit dem Deutschen Herzzentrum Berlin, Ferrofluide als Muskelersatz, also zur Kraftübertragung für ein Kunstherz, zu verwenden. Dabei wurde der Tatsache Rechnung getragen, dass bis dahin magnetische Flüssigkeiten nur für Dichtungszwecke benutzt wurden und entsprechende Flüssigkeiten erst entwickelt werden mussten. Wie oben bereits erwähnt ist dies bis heute leider nicht gelungen. Dass man trotzdem auf dem richtigen Weg ist, soll diese Arbeit zeigen.

In jedem Elektroaktuartor liegt ein Spalt zwischen den gegeneinander bewegten Teilen. über diesen Spalt hinweg üben sie Kräfte aufeinander aus, die in einem rotierenden System eine Drehbewegung bewirken, sowie in einem Linearmotor den Vortrieb. Da die magnetischen Kräfte über den Luftspalt hinweg wirken, tritt hier eine Feldschwächung ein. Zur Minimierung dieses Effektes werden in modernen Maschinen die Spalte so schmal wie möglich gefertigt. Dem sind jedoch aus fertigungstechnischen Gründen Grenzen gesetzt. Wird nun der Permeabilitätswert im Spalt erhöht, so nimmt auch der Feldwert und somit die wirkende Kraft zu. Die Größe des heute zu erzielenden Effektes wird hierzu ermittelt. Das Buch beinhaltet sowohl theoretische als auch experimentelle Untersuchungen.

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