Magnetlager lassen sogar Bälle hüpfen
Saarbrücker Forscher haben eine Regelelektronik entwickelt, die innerhalb von ein paar Tausendstel Sekunden reagiert. Das sorgt für höchste Präzision.
Die optimale Steuerung von Bewegungen über magnetische Lager ist Ingenieuren der Uni Saarland gelungen. Hier balancieren sie einen hüpfenden Ball.
Foto: Universität des Saarlandes
Die Metallplatte schwebt, wie von Zauberhand gehalten, frei in der Luft. Mehr noch: Auf ihr liegt ein Tischtennisball, der stets versucht auszubüchsen. Das verhindert die Metallplatte wie ein geübter Tischtennisspieler durch sanfte Gegenbewegungen. Auf Wunsch lässt die Platte den Ball sogar hüpfen. Sie hat ein ein unglaubliches Ballgefühl.
Das vermeintliche Spielzeug ist auf der Hannover Messe zu sehen, die am 8. April beginnt. Die Saarbrücker Ingenieure wollen mit der Ball spielenden Platte demonstrieren, wie ein intelligentes Magnetlager funktioniert, das Belastungsänderungen innerhalb von wenigen tausendstel Sekunden ausgleicht. Entwickelt wurde es von einem Team um Professor Joachim Rudolph und Lothar Kiltz vom Lehrstuhl für Systemtheorie und Regelungstechnik an der Universität des Saarlandes.
Magnetlager mit unglaublichem Ballgefühl
Die Felder von vier Magneten halten die fünf Kilogramm schwere Platte in der Schwebe. Wenn ein Messebesucher einen Tennisball darauf wirft, gerät sie ein wenig aus dem Gleichgewicht. Das verändert auch die Magnetfelder, die die Platte halten, was wiederum den Stromfluss durch die Magnete beeinträchtigt.
Zusätzlich ermittelt ein Sensor ständig die Lage der Platte. Aus diesen Messdaten ermittelt die Auswerte- und Steuereinheit eine Gegenstrategie, die durch Veränderung der Ströme in den Spulen und damit der Magnetfelder umgesetzt wird. Die Platte erreicht wieder die Balance. Sie kommt sogar dem herunter fallenden Ball entgegen und schubst ihn im richtigen Augenblick an, so dass er beliebig lange gleichmäßig auf und nieder hüpft.
Ohne Strom geht es bei Magnetlagern nicht
Das Besondere an der Saarbrücker Entwicklung ist die Schnelligkeit, mit der Störungen ausgeglichen werden. Magnetlager, die nach diesem Prinzip gebaut werden, sorgen für einen ebenso ruhigen Lauf wie herkömmliche Kugellager. Innerhalb von Mikrosekunden gleichen die Magnetkräfte Ungleichmäßigkeiten aus. Anders als diese verschleißen Magnetlager aber nicht, weil es keinerlei Berührung zwischen dem rotierenden Teil um dem Lager gibt. Einziger Nachteil: Sie benötigen elektrische Energie und ein Notlager, das das Ende der rotierenden Achse auffängt, wenn der Strom ausfällt.
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