Mess- & Prüfsysteme

MagHyst® für Relais und Schütze

Relais und Schütze werden traditionell als reine Aktoren betrachtet. Dabei bleibt eine Eigenschaft meist ungenutzt: Jeder elektromagnetische Antrieb verfügt aufgrund seines magnetischen Kreises über inhärente sensorische Eigenschaften, die sich zur hochpräzisen Erfassung von Position, Kraft und Zustand des Systems nutzen lassen.
Genau dieses Potenzial erschließt die MagHyst® technology.

Durch die Analyse der elektromagnetischen Signatur des Aktors wird das Relais oder Schütz selbst zum Sensor. Ohne zusätzliche Sensorik können Zustand, Qualität und Alterung des gesamten Systems kontinuierlich überwacht werden.

Da Relais und Schütze in der Regel gekapselte oder vollständig versiegelte Baugruppen sind, ist der Einsatz konventioneller Weg-, Kraft- oder Positionssensoren meist nicht möglich oder wirtschaftlich nicht vertretbar. Die Nutzung der vorhandenen Erregerspule als integrierter Sensor bietet daher einen entscheidenden technologischen Vorteil.

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Sensorlose Zustandsüberwachung in Echtzeit

Nahezu alle Fehler, die im elektrischen, magnetischen oder mechanischen Teilsystem eines Relais oder Schützes entstehen können, beeinflussen die Magnetisierungskurve des Systems und werden dadurch messbar.
Dies gilt sowohl während:

  • der Entwicklung,
  • der Fertigung,
  • der End-of-Line-Prüfung,
  • von Dauerlaufversuchen,
  • als auch im realen Betrieb über die gesamte Lebensdauer.

Die Erfahrung zeigt, dass die Mehrzahl aller Ausfälle ihre Ursache im mechanischen Teilsystem hat. Verschleiß, Reibung, Federermüdung, Toleranzabweichungen oder Veränderungen der Kontaktmechanik entwickeln sich häufig schleichend und bleiben lange unentdeckt.
Mit MagHyst® wird jeder Schaltvorgang gleichzeitig zu einem Prüfzyklus. Fehler können dadurch erkannt werden, lange bevor sie zu einem Funktionsausfall führen.

Vorteile entlang des gesamten Produktlebenszyklus

Forschung und Entwicklung

  • Analyse elektromagnetischer und mechanischer Zusammenhänge
  • Optimierung von Magnetkreis und Antriebssystem
  • Schnelle Ursachenanalyse bei Funktionsabweichungen
  • Verkürzung von Entwicklungszeiten

Produktion

  • 100%-In-Line-Prüfung
  • Null-Fehler-Strategien
  • Sofortige Erkennung von Fertigungsabweichungen
  • Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit
  • Ursachenanalyse statt reiner i.O./n.i.O.-Bewertung

Prüflabor

  • Dauerlaufuntersuchungen
  • Klimakammertests
  • Analyse von Alterungseffekten
  • Reklamations- und Ausfallanalysen
  • Validierung neuer Konstruktionen

Feldanwendung

  • Kontinuierliche Zustandsüberwachung
  • Predictive Maintenance
  • Früherkennung kritischer Veränderungen
  • Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit
  • Verbesserung der funktionalen Sicherheit

Wandel der Antriebstechnik

Während in klassischen Verbrennungsmotoren zahlreiche elektromagnetische Ventile und Druckregelventile eingesetzt wurden, verschiebt sich der Schwerpunkt moderner elektrischer Antriebssysteme zunehmend auf Relais und Schütze.

Im Elektrofahrzeug werden immer weniger hydraulische Funktionen benötigt, während die Anzahl leistungsfähiger elektrischer Schaltelemente kontinuierlich steigt. Mit steigenden Anforderungen an Sicherheit, Zuverlässigkeit und Diagnosefähigkeit wächst gleichzeitig die Bedeutung intelligenter Zustandsüberwachung.

Die Erfahrungen, die mit MagHyst® bei Magnetventilen, Injektoren, Bremsen und Kupplungen gewonnen wurden, lassen sich deshalb direkt auf Relais und Schütze übertragen.

Welche Fehler können erkannt werden?

Grundsätzlich können alle Fehler detektiert werden, die direkt oder indirekt Einfluss auf Ankerposition, Magnetkraft oder Bewegungsdynamik haben.

Elektrisches Teilsystem

  • Windungsschlüsse
  • Widerstandsänderungen
  • Induktivitätsänderungen
  • Kontaktprobleme
  • Alterungserscheinungen der Spule

Magnetisches Teilsystem

  • Qualitätsabweichungen magnetisch weicher Werkstoffe
  • Einfluss mechanischer Bearbeitung
  • Einfluss thermischer Prozesse
  • Veränderungen bei Dauermagneten
  • Streuungen zwischen Chargen
  • Wirbelstromverluste
  • Abweichungen der Magnetisierungskurve

Mechanisches Teilsystem – Position

  • Ankeranfangslage
  • Ankerendlage
  • Kontaktabstand
  • Nachhub
  • Gesamthub
  • Bewegungsablauf des Ankers

Mechanisches Teilsystem – Kräfte

  • Magnetkraft
  • Kontaktkraft
  • Federvorspannung
  • Federsteifigkeit
  • Kraft-Hysterese
  • Reibung
  • Klemmen des Ankers
  • Ankerprellen

Dynamik

  • Schaltzeiten
  • Anzugs- und Abfallverhalten
  • Schaltstrom
  • Schaltspannung
  • Dynamische Magnetkraft
  • Dynamische Ankerposition

Relais und Schütze als Blackbox – MagHyst® macht sie transparent

In konventionellen Prüfverfahren wird überwiegend das Verhalten der Kontaktgruppe bewertet. Das Ergebnis lautet häufig lediglich „i.O.“ oder „n.i.O.“.
Die eigentliche Ursache eines Fehlers bleibt jedoch verborgen und kann oft nur durch aufwendige Demontage und Laboranalysen ermittelt werden.
MagHyst® verfolgt einen grundlegend anderen Ansatz.

Anstatt ausschließlich das Ergebnis des Schaltvorgangs zu bewerten, analysiert die Technologie die elektromagnetische Signatur des gesamten Systems. Dadurch können Fehlerursachen unmittelbar identifiziert und Produktions-, Montage- oder Materialprobleme wesentlich schneller lokalisiert werden.
Aus der Blackbox wird ein transparentes, diagnostizierbares System.

Unabhängig von Temperatur und Versorgungsspannung

Ein wesentliches Alleinstellungsmerkmal der MagHyst®-Technologie besteht darin, dass die Messergebnisse unabhängig von Spulentemperatur und Versorgungsspannung ausgewertet werden können.
Gerade diese Größen unterliegen in der Praxis erheblichen Schwankungen.
Ob bei Dauerlaufversuchen in Klimakammern, im industriellen Einsatz oder im Fahrzeugbetrieb – die Diagnose bleibt auch unter extremen Bedingungen zuverlässig.

Typische Einsatzbereiche reichen von:

  • −40 °C bis +120 °C
  • starken Versorgungsspannungsschwankungen
  • variierenden Lastbedingungen
  • langjährigen Alterungsprozessen

Vom Relais zum Smart Relay

Die MagHyst® technology eröffnet einen neuen Evolutionsschritt für elektromagnetische Schaltgeräte.
Durch die Nutzung des vorhandenen Aktors als integrierten Sensor entstehen intelligente Komponenten mit eigener Zustandsdiagnose.

Aus dem klassischen Relais wird ein Smart Relay.

Aus dem klassischen Schütz wird ein Smart Contactor.

Dadurch lassen sich Alterung, Verschleiß und kritische Veränderungen frühzeitig erkennen, ohne zusätzliche Sensorik, ohne Eingriff in die Konstruktion und ohne zusätzlichen Bauraum.
Für Hersteller bedeutet dies höhere Produktqualität und geringere Fehlerkosten.
Für Betreiber bedeutet es höhere Verfügbarkeit, verbesserte Sicherheit und die Möglichkeit einer vorausschauenden Wartung.
MagHyst® macht aus jedem Schaltvorgang eine Diagnose und aus jedem Relais oder Schütz eine intelligente Informationsquelle über seinen eigenen Zustand.