Gewichtskraftkompensierte feinwerktechnische Magnetschwebeantriebe bei variierenden Lasten

Lineare Magnetschwebeantriebe können ohne mechanischen Kontakt zwischen Stator und Läufer betrieben werden. Der Läufer wird hierbei durch magnetische Kräfte berührungslos in einer stabilen Schwebeposition gehalten. Diese Eigenschaft eröffnet große Vorteile für industrielle Anwendungen aufgrund eines sehr geringen Verschleißes sowie einer hohen Lebensdauer. Des Weiteren werden diese Antriebe bei höchsten Anforderungen an Positioniergenauigkeit verwendet.
Der Fokus dieser Arbeit liegt in der Entwicklung von gewichtskraftkompensierten linearen Schwebeantrieben für sich verändernde Lasten auf dem Läufer. Um einen Läufer in einen Schwebezustand zu bringen, muss dessen Gewichtskraft durch eine definierte magnetische Gegenkraft kompensiert werden. Werden hierfür elektromagnetische oder elektrodynamsiche Aktoren verwendet, führt dies zu einer Temperaturerhöhung im System. Durch Kräfte von Perma-
nentmagneten kann ein Teil der Gewichtskraft kompensiert werden, wodurch die Temperaturerhöhung reduziert werden kann. Die Aktoren werden dann hauptsächlich zur Ausregelung von Störungen benötigt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Permanentmagnetkräfte bestmöglich genutzt werden, um Verlustleistungen und Temperaturerhöhungen im Antrieb möglichst gering zu halten.
Durch Formgedächtnislegierungen ist es möglich, eine aktive Einstellung des Permanentmagnetabstandes und somit seiner Kraft vorzunehmen. Aufgrund der multistabilen Eigenschaften der magnetischen Formgedächtnislegierung hält der Aktor anschließend passiv (stromlos) seine Position. Im Rahmen dieser Arbeit werden verschiedene Konzepte entwickelt und verglichen. Da die Dehnung der Materialien auf Festkörpereffekten beruht, entsteht kein Abrieb im System, was oft ein wichtiges Kriterium bei der Verwendung von Magnetschwebesystemen ist.