Optimierung, Aufbau und magnetische Charakterisierung eines

Technische Universität Ilmenau
Institut für Werkstofftechnik
FG Anorganisch-Nichtmetallische Werkstoffe
Optimierung, Aufbau und magnetische Charakterisierung eines HalbachMagnetsystems für die Lorentzkraftanemometrie in Fluiden mit geringer
elektrischer Leitfähigkeit
Abbildung 1: Rechteckiges Halbach-Design mit
angedeuteten Magnetisierungsrichtungen
Abbildung 2: Stromwirbel beim Ein- und Austritt des
Fluids in bzw. aus dem Magnetfeld des Halbachzylinders
Die Lorentzkraftanemometrie nutzt die entstehende Reaktionskraft auf einen geschlossenen Magnetkreis durch den ein elektrisch leitfähiges Fluid senkrecht strömt.
Für Fluide mit geringer elektrischer Leitfähigkeit (< 100 S/m) muss das Magnetsystem
eine ausreichend hohe magnetische Flussdichte (>> 0,1 T) im Fluidbereich erzeugen,
hinreichend leicht sein (≈ 1 kg), kleine Streufelder gewährleisten und die Adaption
hochauflösender Kraftmesssysteme erlauben, um diese Reaktionskräfte auch technisch
messen zu können. Perspektivisch soll dieses Verfahren für die Anwendung an Feedern
von Glasschmelzwannen zuverlässig auch bei hohen Temperaturen funktionieren, da
hier bisher kein kommerziell verfügbares Anemometer existiert.
Besonders aus Sicht der erzielbaren Flussdichten sind Halbach-Magnetsysteme für diesen Einsatz äußerst hervorragend geeignet. Für einen zu verfeinernden Grobentwurf
(Abbildung 1) die abschließende Fertigung (Segmentanpassung, Magnetisierung, Halterung) zu konzipieren, wobei die typischen starken Sprengkräfte der Halbach-systeme
kompensiert werden müssen. Danach ist das System aufzubauen und magnetisch zu
charakterisieren (3D-Feldmessung). Auf Basis von Feldmessungen und FEMSimulationen sind Vorschläge für eine Optimierung abzuleiten. Perspektivisch kann
dieser Aufbau dann an einem experimentellen Kanal angebracht und hinsichtlich seiner Wirksamkeit untersucht werden (Abbildung 2).
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. M. Werner/ Dr. B. Halbedel