Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

7. Möglichkeiten zur Optimierung von Regler, Robustheit und Stabilität
Erhöhung des Permeanz-Koeffizienten:
Durch Vergrößerung des Länge/Durchmesser-Verhältnisses lässt sich der
Permeanzkoeffizient erhöhen [21], wodurch der Arbeitspunkt auf der B-H Kurve zu höheren
Flussdichten hin verschoben wird. Hierdurch stellt sich ein größerer Abstand des
Arbeitspunktes zu dem nichtlinearen Knick der Entmagnetisierungskurve ein, wodurch eine
höhere Stabilität gegenüber Temperatur- und externen Feldeinflüssen erreicht wird.
Gleichzeitig kann der Wirkungsgrad des Aktors erhöht werden, da über die Verschiebung des
Arbeitspunktes eine Erhöhung der am Arbeitspunkt vorliegenden Flussdichte stattfindet, die
sich aufgrund deren Zusammenhangs mit der Lorentz-Kraft direkt auf den statischen
Verstärkungsfaktor Kps=FLorentz/ISpule auswirkt.
Wahl des Magnetwerkstoffs:
Grundsätzlich wird die „Stärke“ eines Magneten durch den Wert der Remanenzflussdichte Br
charakterisiert, sein Widerstand gegenüber Entmagnetisierung mit der intrinsischen
Koerzitivfeldstärke HCi. Da diese jedoch über die in Abschnitt 6.2.2 hergeleiteten
Zusammenhänge miteinander konkurrieren, ist eine Erhöhung der Remanenzflussdichte Br
meist mit einer Erniedrigung der Koerzitivfeldstärke HCi verbunden, also einer geringeren
Stabilität gegenüber Entmagnetisierung [22]. Das im Aktormagnet verwendete VAC745
Material weist eine der höchsten am Markt erhältlichen Remanenzflussdichten auf, womit
jedoch auch eine Erniedrigung der Hci verbunden ist. Gleichzeitig weisen NdFeB Magnete
den höchsten Temperaturkoeffizienten der am Markt erhältlichen Seltenerdenmagneten auf
[23]. Dies führt dazu, dass der Aktor mit dieser Magnetkonfiguration zwar den höchsten
Wirkungsgrad unter Idealbedingungen aufweist, aber gleichzeitig bei Abweichungen von
diesen Idealbedingungen das größte Fehlverhalten im Bezug auf die Robustheit erzeugt.
Den geringsten Temperaturkoeffizient weisen Sm2Co17-Magnete mit -0.03 [%/K] auf.
Aufgrund der ca. doppelt so hohen Curietemperatur gegenüber NdFeB-Magneten weisen die
Entmagnetisierungskurven auch bei hohen Temperaturen einen deutlich größeren linearen
Bereich auf, weshalb auch bei großen Temperaturen und äußeren Feldern keine irreversible
Entmagnetisierung auftritt. Des Weiteren sind SmCo-Legierungen weniger korrosionsanfällig,
weshalb sie keines so aufwendigen Coatings bedürfen [11].
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