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Verifikationstest für einen mikromechanischen Shutter im Rahmen ...

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Reversible

Reversible Entmagnetisierung: 6. Verifikation des Regelungssystems Dieser reversible Anteil kann über die Abnahme der Remanenzinduktion Br mittels dem Temperaturkoeffizienten Tk(Br) im Bereich von 20°C-100°C quantifiziert werden. Hierbei gilt der Zusammenhang: 20° ∙1TkBr ∙ T 20°C In Abbildung 6-42 wird der somit ermittelte, temperaturabhängige reversible Anteil der Entmagnetisierung, bezogen auf 20°C, in Lila (rev. Analyse) dargestellt. Nichtreversible Entmagnetisierung: Wird durch Temperatur oder äußeres Feld der Arbeitspunkt jedoch in den nichtlinearen, steileren Bereich geschoben, so tritt eine bleibende Abnahme der Flussdichte B auf. Hierzu sind in der in Abbildung 6-38 dargestellten Entmagnetisierungskurve die sich bei 60°C und 120°C ergebenden Arbeitspunkte jeweils ohne (rot) und mit (grün) externem Feld Hext exemplarisch dargestellt. Werden nun alle Arbeitspunkte bei den verschiedenen Temperaturen jeweils mit und ohne externem Feld aufgetragen und die zugehörigen Flussdichteänderungen ermittelt, so lässt sich die prozentuale irreversible einschließlich reversibler mit (blau: rev. + irrev. +H_ext Analyse) und ohne (grün: irrev. + rev. Analyse) externem Feld wie in Abbildung 6-42 darstellen 10 . Geht die Temperatur bzw. das externe Feld jedoch zurück, stellt sich ein anderer Arbeitspunkt ein, der aufgrund der Abnahme des Feldes jedoch auf einer neuen B-H Kurve liegt. Da die genauen Vorgänge die hier auftreten bis heute ungenügend bekannt sind, lässt sich der exakte Verlauf der neuen B-H Kurve und damit die Lage des Arbeitspunktes auf der Kurve nicht analytisch ermitteln [14]. Beim Entwurf magnetischer Kreise für elektrische Maschinen wird deshalb versucht durch geeignete Wahl des Arbeitspunktes über Magnetgeometrie und –material eine Verschiebung des Arbeitspunktes in den nichtlinearen Bereich unter allen Betriebsbedingungen zu vermeiden [15]. Die Lage des Arbeitspunktes im 2. Quadranten, die sich nach irreversiblen Vorgängen einstellt, kann jedoch abgeschätzt werden. Hierzu wird der reversible Anteil, der über die Gleichung für den Temperaturgang ermittelt wird, vom Arbeitspunkt, der sich bei der betrachteten Temperatur einstellt, abgezogen [16]. Durch Differenzenbildung mit dem reversiblen Anteil lassen sich der irreversible und der durch das externe Feld bedingte Anteil näherungsweise extrahieren. 10 Der Spulenstrom der beim realen Aktor das externe Feld erzeugt, führt wiederum zur Veränderung der Temperaturverhältnisse, was bei der analytischen Betrachtung jedoch nicht berücksichtigt wird. 74

6. Verifikation des Regelungssystems Abbildung 6-38: Entmagnetisierungskurven bei verschiedenen Temperaturen des Aktormagneten mit den ermittelten Arbeitspunkten ohne (rot) bzw. mit (grün) externem Feld, das durch 1A Spulenstrom erzeugt wird. Verifikation durch Test Um die analytisch ermittelten Aussagen bzgl. der thermischen Degradation zu bestätigen und sie in die „Worst-Case“- / Robustheitsuntersuchung einfließen lassen zu können, werden verschiedene relative Messungen mit unterschiedlichen Messmitteln durchgeführt. Die Messung der Magnetfeldgrößen wird von zahlreichen Randbedingungen beeinflusst, so dass es hier nicht im Rahmen eines gerechtfertigten Aufwandes möglich ist, die absoluten Größen reproduzierbar zu erfassen. Als Messmittel standen die in Tabelle 6-1 aufgeführten Geräte zur Verfügung. Messmittel Messgröße Fluxgate- Magnetometer bzw. Saturationskern- Magnetometer bzw. Foerster-Sonde bzw. Oerstedmeter vektorielle Feldstärke H Signalumform er Förstersonde 75 Beschreibung Weichmagnetische Kerne werden mittels zweier gegensinniger Empfängerspulen in die Sättigung getrieben. Bei Abwesenheit eines externen Magnetfelds heben sich die induzierten Spannungen auf. Liegt ein Feld an, so wird durch die vektorielle Komponente des Feldes in Richtung der Kerne ein der Feldstärke proportionales Signal in den Spulen erzeugt

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