SPREKER
Jeroen Janssen, TU Eindhoven / Philips

TITEL
Elektromagnetische trillingsisolatie van grote massa’s

TIJD

16:30

ABSTRACT
In de hightechindustrie wordt de roep naar extreem nauwkeurige systemen steeds groter. Bekende voorbeelden hiervan zijn de lithografische machine of moderne microscopen, die beiden in het nanometergebied werken en afhankelijk zijn van een goede trillingsisolatie. Als gevolg hiervan is er in de hightechindustrie en de academische wereld een toenemende interesse in de modellering en de toepassing van magnetische veren, of gravity compensators, voor gebruik in deze trillingsisolatoren. Hoewel dit een complexere structuur oplevert dan de meer gangbare pneumatische of mechanische veer, kunnen ze tot op hogere frequenties trillingen onderdrukken en hebben ze een laag energieverbruik. Vaak zijn de ontwerpen van zulke magnetische gravity compensators echter beperkt tot het isoleren van massa’s tot enkele tientallen kilogrammen.
In de Electromechanics en Power Electronics (EPE) groep aan de faculteit Electrical Engineering van de TUE worden buiten vermogenselektronica, automotive en sustainable energy systemen onder meer deze systemen onderzocht. Eind 2011 promoveerde Jeroen Janssen op een onderzoek naar de modellering, ontwerp en realisatie van een 6-DoF elektromagnetische vibratie-isolator die geschikt is voor grote massa’s. Met behulp van analytische rekenmodellen die uit het project zijn voortgekomen, is onderzoek verricht naar magnetische topologieën die de gewenste hoge kracht en lage veerstijfheid kunnen leveren. Met behulp van geautomatiseerde optimalisatieroutines is vervolgens een modulaire magneettopologie ontworpen die een volledig passieve verticale kracht van 7,1 kN uitoefent op een zwevende massa (730 kg) met zeer lage positieafhankelijkheid (sub-hertz afveerfrequentie).
De uitdagingen in de ontwerp- en realisatiefase van dit project lagen onder meer in het combineren van de conflicterende eisen in het ontwerp van de magnetische zwaartekracht compensatie. Verder moest dit ontwerp samen met de actuatoren en de juiste sensoren een nauwkeurig, maar krachtig, platform vormen dat eenvoudig gestabiliseerd kan worden. Een uitgebreide schatting van de modellerings- en fabricagetoleranties was van belang voor een juist ontwerp van de zwevende dummy-massa.
Zes actuatoren stabiliseren de van nature instabiele magnetische gravity compensator met een extreem laag energieverbruik. Het prototype is geïntegreerd in een multifunctionele meetopstelling die geschikt is om tot op hoge frequenties de prestaties van het systeem te kunnen meten. Deze opstelling bevat tevens een triltafel om kunstmatige vloertrillingen te genereren. Het elektromagnetisch trillingsisolatie-systeem is succesvol gerealiseerd en getest in het EPE-laboratorium aan de TUE.