témavezető: Szabó Tamás
helyszín (magyar oldal): Szerszámgépészeti és Mechatronikai Intézet/Robert Bosch Mechatronikai Intézet helyszín rövidítés: SZM
A kutatási téma leírása:
Az elektromágneseket, mint aktuátorokat gyakran alkalmazzák hidraulikus szelepek, vagy zárak tolattyúinak mozgatására és vezérlésére. Az elektromágnesekben a mozgatható vasmag átmágnesezésének határt szab annak telítődése, azaz a szaturációja. Ez egy anyagi nemlineáris tulajdonságot kölcsönöz az elektromágnesnek. Ezenfelül megfigyelhető a hiszterézis jelensége is, amely az áramerősség, illetve a fluxus időbeni változásával kapcsolatos. Az ilyen elektromágnesek elektromechanikai jellemzőinek vizsgálatára számos publikáció született, amelyek különböző matematikai modelleket állítottak fel.
Azonban az utóbbi időkben egyre gyakrabban alkalmaznak állandó mágnest is tartalmazó úgynevezett „húzó”, illetve „nyomó” (pull, vagy push) típusú elektromágneseket, amelyek a szelepek tolattyúit stabil helyzetben képesek tartani az elektromos működtetés után is. A PhD kutatás az állandó mágnest is tartalmazó elektromágnesek vizsgálatával foglalkozik a vasmagra ható erő mérésével. Az erőmérések alapján meghatározásra kerül az elektromágnes kiegészítő mágneses energiája a vasmag helyének és az áramerősség függvényében. A kiegészítő elektromágneses energia függvény megfelelő deriváltjai szolgáltatják a mágneses szelep matematikai modelljének együtthatóit. A kutatás kitér a hiszterézis vizsgálatára és modellezésére is.
Elvégzendő feladatok és célkitűzések:
• Szakirodalmi kutatás az elektromágnesek mérése és modellezése témában.
• A kutatási célok elérése érdekében szükséges egy mérőrendszer megtervezése és megépítése. Ez magába foglalja az erőmérőkör kifejlesztését, a vasmag elmozdulásának lézeres mérését, és a megfelelő mintavételi frekvenciával rendelkező mérésadatgyűjtés megvalósítását.
• A kifejlesztendő mérőrendszert alkalmassá kell tenni különböző méretű és típusú elektromágnesek statikus és dinamikus vizsgálatára.
• A mérési adatok feldolgozása, a kiegészítő mágneses energia interpolációs függvénnyel való közelítése a vasmag helye és az áramerősség függvényében.
• Elektromágneses szelep nemlineáris dinamikai modellének előállítása energia függvényekre alapozva.
• Szimulációk és kísérletek végzése a hiszterézis jelenségére.
• Az eredmények legalább Q2 szintű folyóiratban való publikálása.
Kutatási feltételek:
A Robert Bosch Mechatronikai Intézeti Tanszék rendelkezik egy PLC vezérelt kompakt lineáris pozicionáló egységgel, egy triangulizációs lézeres távolságmérővel és megfelelő adatgyűjtőkkel. A kísérleti berendezés megépítéséhez a tanszék, illetve intézet megfelelő eszközrendszerrel bír.
Ipari háttér:
A Bosch Rexroth által forgalmazott útváltó szelepekben is a kutatni kívánt elektromágnesek vannak. A vállalat érdeklődést mutat a téma iránt.
További elvárások:
• Nyelvtudás: a szakirodalom tanulmányozásához elengedhetetlen angol megfelelő ismerete
• Előtanulmányok:
jeles MSc képzésben szerzett mechatronikai mérnöki oklevél
mechatronikai mérnöki szakmai ismeretek
Ajánlott irodalom a kutatómunkához:
[1] N. D. Vaughan, J. B. Gamble: The Modeling and Simulation of a Proportional Solenoid Valve, 1996
[2] Qinghui Yuan, Perry Y. Li: Modeling and control of a dual-solenoid actuator for unstable valve, 2004
[3] M. Taghizadeh, A. Ghaffari, F. Najafi: Modeling and identification of a solenoid valve for PWM control applications, 2009
[4] N. Doinikov, V. Kukhtin, E. Lamzin, B. Mingalev, Yu. Severgin, S. Sytchevsky: The Computation of the Dynamic Inductance ofMagnet Systems and Force Distribution in Ferromagnetic Region on the Basis of 3–D Numerical Simulation of Magnetic Field, 1996
[5] Yudell, A. C. and Van de Ven, J. D.: Predicting solenoid valve spool displacement through current analysis. Int. Journ. of Fluid Power, 16(3), (2015), 133-140.
[6] Harrie A C Tilmans: Equivalent circuit representation of electromechanical transducers: I. Lumped-parameter systems,
[7] Szabó, T., Rónai, L.: Journal of Computational and Applied Mechanics, Vol. 15., No. 2., (2020),
[8] Wellstead, P. E.: Introduction to Physical System Modelling. Academic Press Ltd.,London, 1979, ISBN 0-12-744380-0
[9] Janschek, K.: Mechatronic Systems Design - Methods, Models, Concepts -. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2012, ISBN 978-3-642-17530-5
[10] Preumont, A.: Mechatronics - Dynamics of Electromechanical and Piezoelectric Systems-. Springer., 2006, ISBN-13 978-1-4020-4695-7 (HB)
[11] Budó Ágoston: Kísérleti fizika II. Tankönyv Kiadó, Budapest, 1979
felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2024-12-31
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
