Starkstromimpulse

 Sie werden sowohl in großen Abmessungen für permanenterregte Gleichstrommotoren und Generatoren, wie bspw. in konventionellen Kraftwerksturbinen und Windkraftanlagen, sowie auch in Kleinstbauweisen als Magnete in Lautsprechern, Mikrophonen und Sensoren von Smartphones oder im Automobilbereich eingesetzt. Industriell gefertigte Magnete bestehen entweder aus Eisenlegierungen mit Zusätzen von Kohlenstoff, Aluminium, Kobalt und Kupfer oder aus Legierungen u. a. basierend auf Neodym, Samarium, Bor und Kobalt. Bei Letzteren handelt es sich ausnahmslos um Metalle, mittels denen sich die stärksten Permanentmagnete herstellen lassen, die unter die Gemeinbezeichnung „Seltenerdmagnete“ fallen. Die Herstellung von Seltenerdmagneten erfolgt zum Beispiel durch einen Sinterprozess. Jedoch ist das Sinterprodukt aus den benannten Produkten nach Herstellung zunächst noch unmagnetisiert. Die Magnetisierung der Seltenerdmagnete wird erzielt, indem man starke Magnetfelder einwirken lässt. Auf Basis des Sinterprozesses und des Einsatzes von Seltenerdmagneten können so kleinste Abmessungen mit sehr hohen Feldstärken erzeugt werden. Der Nachteil daran ist, dass diese Magnete dann bereits mir der Umgebung wechselwirken und sich selbst und Fremdmaterialien anziehen. Das macht es sehr aufwändig die Magnete zu verbauen, weshalb man sie, nach dem sogenannten in-situ-Verfahren, auch nach dem Einbau magnetisieren kann. Dieses Verfahren birgt allerdings auch den nicht unerheblichen Nachteil, dass ein Teilbereich oder gar eine gesamte Baugruppe in eine spezielle Magnetisiervorrichtung einzubringen ist, wodurch die Vorrichtung dementsprechend größer ausfallen muss.

Die Magnetisierung des Materials wird durch einen Magnetisierer und einer dazugehörigen Magnetisiervorrichtung realisiert. Bei diesen handelt es sich im Grundprinzip um elektrische Kreise mit passiven Energiespeicherelementen, wie bspw. LCR-Reihenschwingkreise, die die Erzeugung energiereicher Impulsströme ermöglichen. Dabei werden zur Magnetisierung der Permanentmagnete magnetische Feldstärken, resultierend aus dem Impulsstrom, von bis zu 4000 kA/m erzeugt, was einer magnetischen Flussdichte von bis zu 5 Tesla entspricht. 

Ziel dieses Projektes ist es einen Magnetisierer zu entwickeln, der neben einer hohen Impulsstromamplitude im Kiloampere-Bereich eine geringe Gesamtimpulsdauer im MikrosekundenBereich aufweist. Um dies zu realisieren, wird zum einen die Auslegung aller Komponenten für eine höhere Spannungsebene untersucht und eine neue Schaltungsvariante entwickelt. Zum anderen wird untersucht, in wie weit ein nahezu ungedämpfter periodischer Schwingungsfall des Impulsstromes ermöglicht wird, um die Gesamtimpulsdauer zu verringern.