Selbstoptimierende Luftspaltverstellung

Sonderforschungsbereich 614 „Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus“

Untersucht wird das Antriebs- und Bremsmodul eines schienengebundenen Versuchsfahrzeugs (RailCab). Der unbewegliche Teil des Antriebs, im folgenden Stator genannt, wird im Gleisbett verlegt. Der bewegliche Teil des Linearmotors, der sogenannte Läufer, ist fest mit dem RailCab verbunden. Verschiedene Einflüsse wie Verlegefehler, Setzvorgänge und Verschleiß an Rad und Schiene führen zu einem stark schwankendem Abstand zwischen Stator und Läufer, dem so genannten Luftspalt. Der Luftspalt beeinflusst den Wirkungsgrad des Antriebs- und Bremsmoduls direkt. Um eine Wirkungsgradverbesserung zu erreichen wird daher stets ein kleiner Luftspalt angestrebt. Dieser wird durch eine Verstellaktorik aktiv eingestellt. Die Regelung des Luftspalts hängt von verschiedenen Einflüssen auf das System ab. Je nach RailCab-Geschwindigkeit wird der minimale Luftspalt begrenzt, um eine Kollision zwischen Stator und Läufer zu vermeiden und eine maximale Sicherheit zu gewährleisten. Auch die elektrische Verstellleistung, welche für die vertikale Verstellung des Stators zur Verfügung steht, wird von dem Energiemanagement des RailCabs begrenzt. Die Maximierung des Wirkungsgrads, die Maximierung der Sicherheit und Minimierung der Verstellleistung sind divergierende Ziele. Die selbstoptimierende Regelung bildet diese Einflüsse in einem Zielsystem ab und stellt den Luftspalt durch Bildung optimaler Kompromisse zwischen den Zielen ein.