Vermessung, Modellierung und Regelung zweier lagerloser Motoren in metallischen Spaltrohren

In der Prozessindustrie ist der Einsatz hermetisch abgedichteter Pumpen teils unerlässlich. Häufig werden sogenannte Spaltrohrmotorpumpen mit Gleitlagern eingesetzt, so dass auf die anfällige Abdichtung von rotierenden Teilen verzichtet werden kann. Im Gegensatz zu trockenlaufgefährdeten Gleitlagern ermöglicht eine aktive Magnetlagerung darüber hinaus selbst im Trockenlauf die berührungslose Lagerung des Rotors. Diese Arbeit untersucht den Einsatz lagerloser Motoren zur Magnetlagerung einer Inline-Spaltrohrmotorpumpe und beleuchtet die wichtigsten Komponenten aus regelungstechnischer Sicht. Die lagerlosen Motoren, spezielle elektrische Antriebe mit einem zusätzlichen Wicklungssystem zur Erzeugung von Lateralkräften, wurden an mechanischen Teilprototypen im Trockenlauf erprobt. Untersucht wurden zwei permanentmagneterregte, lagerlose Synchronmotoren mit unterschiedlichen Wicklungstopologien. Die Arbeit unterteilt sich in drei Bereiche: Der erste Schwerpunkt ist die Validierung bestehender Modelle zur Beschreibung des Systems sowie die Parametrisierung und Erweiterung dieser Modelle. Der zweite Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Entwicklung und Optimierung von Sensoren zur Erfassung der lateralen Rotorposition durch die metallenen Spaltrohre basierend auf dem Wirbelstromprinzip. Der dritte Schwerpunkt liegt in der Demonstration der Magnetlagerung an mechanischen Teilprototypen und umfasst den Regelungsentwurf und Prüfstandsbetrieb.