Schwebende Rotoren TU Wien entwickelt Magnetlager ohne Sensor

Schwebende Rotoren, wie beispielsweise in Elektromotoren verbaut, sparen Energie. Forscher der TU Wien kündigen nun zur Hannover-Messe eine Entwicklung an, die die sensorlose Steuerung von Magnetlagern ermöglichen soll.

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Technische Universität Wien

In elektrischen Antrieben soll alles möglichst rund und leichtgängig laufen. Jede unnötige Reibung verschwendet Energie. Bei vielen rotierenden Maschinen verwendet man daher Magnetlager, die den Rotor schweben lassen, damit er reibungsfrei und ganz ohne direkte Berührung festgehalten wird. Sogenannte „Flywheels“ sind beispielsweise dafür gedacht, Rotationsenergie viele Stunden lang zu speichern und sie dann nach Bedarf in elektrische Energie umzuwandeln. Das ist nur sinnvoll, wenn die Reibungsverluste minimal sind.

Allerdings muss man dann mit elektronischer Regelungstechnik dafür sorgen, dass der Rotor auch bei hohen Drehzahlen seine Position behält und nicht mit dem umgebenden Gehäuse kollidiert. Bisher war das nur mit komplizierten Sensor-Systemen möglich. Durch eine Erfindung der TU Wien soll sich die nötige Information nun offenbar auf einfachere Weise elektrisch auslesen lassen.

Teure Sensorik

"Das Problem bei schwebenden Magnetlagern war bisher, dass die Position des Rotors elektronisch fixiert werden musste“, erklärt Prof.Manfred Schrödl vom Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe der TU Wien. „Würde man den schwebend gelagerten Rotor einfach nur rotieren lassen, würde er rasch in eine Richtung driften, mit dem Lager kollidieren und die Maschine zerstören.“ Man misst daher mit speziellen Sensoren ständig die Position des Rotors und steuert mit Elektromagneten dagegen, so dass er trotz seiner rasenden Rotationsbewegung immer am selben Ort bleibt. Doch diese Sensorik ist laut Aussagen der Universität oftmals teuer und niemals völlig ausfallsicher.

Die Position des Rotors direkt berechnen

Genau an dieser Sensorik setzen die Forscher an: Die Elektromagneten, die zum Nachjustieren der Rotor-Position verwendet werden, lassen sich laut Prof. Manfred Schrödl gleichzeitig als Sensoren nutzen.

Durch das Magnetfeld sind der Rotor und die elektromagnetische Spule miteinander gekoppelt. Wenn dann die zeitliche Veränderung des Stroms gemessen wird, der in der Spule auftritt, kann daraus die Position des Rotors berechnet werden.

Schrödl hat mit seinem Team eigens eine neue Berechnungsmethode entwickelt, durch die es möglich sein soll, künftig auf die Steuerungssensoren zu verzichten.

Mittlerweile steht ein funktionsfähiger Prototyp zur Verfügung, die Hochschule ist nun auf der Suche nach Kooperationspartnern aus der Industrie.Auf der Hannover Messe wird das Magnetlager der TU Wien erstmals öffentlich präsentiert. Zusätzlich stellt das Team auch eine sensorlose Drehzahlregelungs-Methode für Elektromotoren vor.

Die TU Wien auf der Hannover-Messe: Halle 13, Stand E10

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