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 S¨attigungsinduktion aufweisen, welche für den Betrieb elektrischer Maschinen von durchschlagender Bedeutung w¨aren. Deshalb steht der Aspekt der Kraftverst¨arkung in der vorliegenden Arbeit mit bereits jetzt verfügbaren Ferrofluiden im Vordergrund. Die Entwicklung leistungsf¨ahiger Fluide sei den Chemikern und Physikern vorbehalten. Die Steigerung der Leistungsf¨ahigkeit, d.h. des Wirkungsgrades einer elektrischen Maschine (z.B. eines Generators) bei gleicher Baugröße, ist der Traum jedes Entwicklers.

Der Ausgangspunkt Ferrofluide zur Kraftverst¨arkung 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 erw¨ahnt 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 Kr¨afte aufeinander aus, die in einem rotierenden System eine Drehbewegung bewirken, sowie in einem Linearmotor den Vortrieb. Da die magnetischen Kr¨afte über den Luftspalt hinweg wirken, tritt hier eine Feldschw¨achung 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 Permeabilit¨atswert 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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