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Aufbau und Industrietransfer einer neuartigen digitalen Regelung zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Elektroblechen

21.11.2013

Bei der Entwicklung hocheffizienter Elektromotoren und Generatoren, z.B. für die Elektromobilität, kommt der präzisen Messung der magnetischen Eigenschaften der dafür verwendeten Materialien eine immer größere Bedeutung zu. So werden z.B. bei der Bestimmung der Verlustleistung weichmagnetischer Materialien immer höhere Anforderungen an die Messunsicherheit, den Frequenzbereich und die Werte der maximalen Polarisation gestellt. Im Rahmen eines Projektes mit Industriebeteiligung konnten nun einerseits die Messbereiche der Verlustleistung deutlich erweitert und gleichzeitig die Messunsicherheit um den Faktor 5 verringert werden. Der Technologietransfer des neuen Aufbaus ermöglicht zukünftig den Aufbau eines neuen DAkkS-Prüflabors.

Zur Weiterentwicklung und Verbesserung der Eigenschaften der für die Elektromobilität notwendigen Komponenten wird eine verbesserte Messtechnik sowohl in der PTB für die Rückführung als auch in der Wirtschaft für Routinemessungen benötigt. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Charakterisierung von Elektroblechen im Hinblick auf ihre Verluste und Sättigungspolarisation. Der Schwerpunkt der Entwicklung lag auf der Erweiterung des Frequenzbereichs der Messungen von bisher 50 bis 400 Hz auf den Bereich 10 Hz bis 1 kHz sowie auf einer höheren messbaren Sättigungspolarisation. Gleichzeitig sollte die Messunsicherheit verringert werden. Für die Messtechnik in der Industrie spielt darüber hinaus die Dauer der einzelnen Messungen eine wichtige Rolle.

Im Rahmen eines MNPQ-Projektes wurde nun in Zusammenarbeit mit der Industrie ein verbessertes Verfahren für derartige Messungen entwickelt. Die bisher eingesetzte, aber für die heutigen Anforderungen unzureichende analoge Regelung der Messplätze wurde durch eine schnelle digitale Regelung ersetzt. Diese Art der Regelung ermöglicht es, allen oben genannten Anforderungen mit einem Aufbau gerecht zu werden. Die Messunsicherheit konnte in einem langsamen Modus, der von der PTB zur Rückführung eingesetzt wird, um den Faktor 5 verringert werden. Gleichzeitig konnte der Frequenzbereich auf 10 Hz - 1 kHz erweitert werden. In einem schnellen Messmodus können zudem bei nur leicht erhöhter Messunsicherheit auch sehr schnelle Messungen, z.B. für industrielle Anwendungen, durchgeführt werden. Für den industriellen Projektpartner schaffen diese Arbeiten die Grundlage für eine zukünftige Zertifizierung als DAkkS-Prüflabor für magnetische Messungen von Elektroblechen für die Stahl- und Elektroindustrie.

 

 

 

Ansprechpartner:  J. Lüdke
Fachbereich 2.5:  Halbleiterphysik und Magnetismus