C. Blaufuß, R. Tiedemann, J. Truglitschka

Elektromagnetische Aktuatoren gewinnen immer mehr an Bedeutung und haben sich in den Bereichen, in denen zuverlässiges und dynamisches Verhalten gefragt ist, schon gänzlich durchgesetzt. Besonders in der Luft- und Raumfahrttechnik übernehmen sie wichtige Aufgaben, wie Kraftstoffreglung und -dosierung oder Primär- und Sekundärflugsteuerreglung. Ihre Vorteile gegenüber konventionellen pneumatischen und hydraulischen Systemen liegen auf der Hand. Elektrische Aktuatoren sind wartungsärmer und schließen Leckagen der Zuleitungen aus. Auch Bauraum und Gewicht sind im Leistungsvergleich kleiner. Dies verringert auch den CO2-Ausstoß. Der ausschlaggebende Punkt für den Einsatz elektromagnetischer Aktuartoren ist aber die enorm hohe Dynamik und die genaue Steuerbarkeit. Diese Dynamik erreicht man durch die Bestromung des Aktuators mit einem hochfrequenten Rechteckpulsmuster. Durch frequente Bestromung können die elektromagnetischen Eigenschaften nicht mehr als konstant angenommen werden. Die Eigenschaft des ferromagnetischen Kerns, magnetische Energie zu speichern, verändert sich. Die Änderungen haben direkte Auswirkungen auf die Kraft, die auf den Anker wirkt und somit auch auf die Schaltgeschwindigkeit. Diese wissenschaftliche Arbeit wurde durch eine technische Einordnung und Zusammenarbeit mit Herrn Jan Truglitschka Dipl.-Ing.(FH) vom Unternehmen Rolls-Royce Deutschland Ltd Co KG ermöglicht. Das Ziel ist die Simulation eines elektromagnetischen Aktuators mittels FEM-Simulationstool von Comsol Multiphysics. Die Darstellung 1.1 zeigt ein erstes Bild des Modells und den Verlauf der magnetischen Feldlinien. Mit Hilfe dieses Modells soll untersucht werden, welche Auswirkungen eine Bestromung mit unterschiedlichen Frequenzen auf die Induktivität, die magnetische Flussdichte und die Kraftwirkung hat. Dabei ist es interessant zu sehen, bei welcher Grenzfrequenz eine Änderung der drei Größen eintritt und welche Auswirkungen diese auf den Aktuator haben.

Electromagnetic actuators are gaining increasing importance and have become the standard in applications requiring reliable and dynamic performance. They play a crucial role in aerospace engineering, performing essential tasks such as fuel regulation and metering, as well as primary and secondary flight control. Their advantages over conventional pneumatic and hydraulic systems are clear. Electric actuators require less maintenance and eliminate the risk of leaks in the supply lines. They also offer greater installation space and weight relative to their performance, thus reducing CO2 emissions. However, the decisive factor for using electromagnetic actuators is their exceptionally high dynamic range and precise controllability. This dynamic range is achieved by supplying the actuator with a high-frequency rectangular pulse pattern. Due to this high-frequency current, the electromagnetic properties can no longer be considered constant. The ferromagnetic core's capacity to store magnetic energy changes. These changes directly affect the force exerted on the armature and, consequently, the switching speed. This scientific work was made possible through the technical support and collaboration of Mr. Jan Truglitschka, Dipl.-Ing.(FH), from Rolls-Royce Deutschland Ltd + Co KG. The aim is to simulate an electromagnetic actuator using the FEM simulation tool from Comsol Multiphysics. Figure 1.1 shows an initial image of the model and the course of the magnetic field lines. This model will be used to investigate the effects of current application at different frequencies on the inductance, magnetic flux density, and force. It is particularly interesting to determine the cutoff frequency at which a change in these three quantities occurs and what effect this change has on the actuator.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2013

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 8 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2013041713620

Aktuatoren, Simulation

Download - Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen dieses Dokuments: Copyright protected  

17.04.2013