Schwingungsdämpfung mit beschalteten Reluktanzkraftdämpfern

Die Reluktanzkraft ist diejenige Kraft, die die Anziehung zweier Objekte innerhalb desselben magnetischen Feldes bewirkt. Zur Vermeidung des sogenannten Anhaftens wird die Reluktanzkraft zumeist in aktiv geregelten Systemen zur Schwingungsdämpfung verwendet. Passiv arbeitende beschaltete Reluktanzkraftdämpfer wurden bis zum aktuellen Zeitpunkt vergleichsweise wenig untersucht. In einer dem Projekt vorangegangenen eigenen Vorarbeit wurde gezeigt, dass die Dämpfungswirkung eines Reluktanzkraftdämpfers durch elektrische Resonanz – ähnlich dem mechanischen Tilgungseffekt -  in einem schmalen Frequenzband deutlich verstärkt werden kann. Innerhalb des Projekts soll unter anderem geprüft werden, ob eine Verstärkung der Dämpfungswirkung bei mehreren Frequenzen möglich ist.

Neben dem gewollten magnetischen Fluss liegen in einem Reluktanzkraftdämpfer und seiner Umgebung immer auch parasitäre Streuflüsse vor, die von einfachen numerischen Modellen nicht ausreichend genau beschrieben werden können. Zur Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit soll daher mit einem zu erstellenden Finite-Elemente-Modell der Zusammenhang zwischen Luftspaltlänge, elektrischer Felderregung und tatsächlichem magnetischem Fluss unter Berücksichtigung der Streuflüsse bestimmt werden. (Abbildung 1)

Das dynamische verhalten eines beschalteten Reluktanzkraftdämpfers wird durch nichtlineare physikalische Zusammenhänge beschrieben, sodass fortgeschrittene numerische Methoden zur Berechnung erforderlich sind. Diese erfordern zum einen Rechenzeit, zum anderen geht die Abhängigkeit des Systemverhaltens von einzelnen Parametern verloren, sodass Parameterstudien eine Vielzahl numerischer Lösungsberechnungen erfordern. Zur direkten Bestimmung von Parameterabhängigkeiten soll daher eine analytische Näherungslösung für Parameter des dynamischen Verhaltens bestimmt werden, die die Systemparameter in expliziter Form enthält. (Abbildung 2)

In der dem Projekt vorangegangenen Vorarbeit wurde festgestellt, dass die Frequenzabhängigkeit beschalteter Reluktanzkraftdämpfer besonders bei Anwendungen zur Schwingungsisolation gegenüber anderen Dämpfern im Vorteil ist. Hier sollen Berechnungen eines Schwingungsfähigen Systems durchgeführt werden, das mittels eines beschalteten Reluktanzkraftdämpfers von einer Schwingungsquelle isoliert werden soll. Gleichwohl soll die reine Dämpfung von Krafterregten Systemen untersucht werden. Dabei sollen neben Einmassenschwingern auch schwingende Balkenstrukturen untersucht werden. (Abbildung 3)