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Entwicklung eines kombinierten Rotations- und Translationsaktors auf Basis einer Glockenankerwicklung

Schemmer, Benedikt :
Entwicklung eines kombinierten Rotations- und Translationsaktors auf Basis einer Glockenankerwicklung.
Technische Universität Darmstadt
[Haus-, Projekt- oder Studienarbeit], (2004)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Zusammenfassung:

Bei der Realisierung von Haptikdisplays ist häufig eine Verkopplung von Drehmoment und Kraft in Richtung der Momentenachse notwendig. Im Allgemeinen wird dies durch zwei Aktoren, sowie eine mechanische Verkopplung zwischen diesen gelöst. Diese Lösung ist unbefriedigend, da durch die mechanische Verkopplung die dynamischen Eigenschaften des Systems verschlechtert werden. Zum einen sind Elemente notwendig, welche die Verkopplung realisieren (Gestänge, Zahnräder, etc.) und somit zusätzliche Massen und Trägheitsmomente einbringen. Zum anderen sind Lagerungen zur Fixierung dieser Elemente notwendig, die durch ihre Reibung bereits die statischen Eigenschaften des Systems beeinträchtigen.

In dieser Studienarbeit wird daher auf Basis eines neuartigen Aktorkonzeptes, welches die Verkopplung von Kraft und Moment bereits im Aktor selbst vorsieht, ein Prototyp entworfen und teilweise aufgebaut.

Das Aktorkonzept basiert auf der Tatsache, dass ein schräg in einem Magnetfeld aufgespannter, stromdurchflossener Leiter mit einem Kraftvektor beaufschlagt wird.

Dadurch lassen sich mit einem Leiter Kraftkomponenten in zwei Raumrichtungen erzeugen.

In dieser Studienarbeit wird ein Entwurf auf Basis einer Glockenanker-Schrägwicklung erstellt. Dadurch sollen Drehmoment und Kraft in Richtung der Momentenachse erzeugt werden. Hiermit wird die oben angesprochene mechanische Verkopplung durch eine elektrische ersetzt.

Da bisher noch kein vergleichbares Aktorsystem existiert, werden die für eine optimale Auslegung notwendigen theoretischen Modelle entworfen. Bei ihrer Auswertung wird festgestellt, dass die bewegliche Masse einen signifikant größeren Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften hat als das Trägheitsmoment.

Für die von einem optimal ausgelegten Aktor benötigten Spitzenströme von 250A wird eine entsprechende Hochstromquelle entworfen. Hierbei werden Leistungshalbleiter verwendet, welche die Verwendung von Lötstopplack notwendig machen. Es wird ein Verfahren entwickelt, mit dem sich dieser Lötstopplack durch Schichten aus gewöhnlichem, photoempfindlichem Lack ersetzen lässt.

Typ des Eintrags: Haus-, Projekt- oder Studienarbeit
Erschienen: 2004
Autor(en): Schemmer, Benedikt
Titel: Entwicklung eines kombinierten Rotations- und Translationsaktors auf Basis einer Glockenankerwicklung
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Zusammenfassung:

Bei der Realisierung von Haptikdisplays ist häufig eine Verkopplung von Drehmoment und Kraft in Richtung der Momentenachse notwendig. Im Allgemeinen wird dies durch zwei Aktoren, sowie eine mechanische Verkopplung zwischen diesen gelöst. Diese Lösung ist unbefriedigend, da durch die mechanische Verkopplung die dynamischen Eigenschaften des Systems verschlechtert werden. Zum einen sind Elemente notwendig, welche die Verkopplung realisieren (Gestänge, Zahnräder, etc.) und somit zusätzliche Massen und Trägheitsmomente einbringen. Zum anderen sind Lagerungen zur Fixierung dieser Elemente notwendig, die durch ihre Reibung bereits die statischen Eigenschaften des Systems beeinträchtigen.

In dieser Studienarbeit wird daher auf Basis eines neuartigen Aktorkonzeptes, welches die Verkopplung von Kraft und Moment bereits im Aktor selbst vorsieht, ein Prototyp entworfen und teilweise aufgebaut.

Das Aktorkonzept basiert auf der Tatsache, dass ein schräg in einem Magnetfeld aufgespannter, stromdurchflossener Leiter mit einem Kraftvektor beaufschlagt wird.

Dadurch lassen sich mit einem Leiter Kraftkomponenten in zwei Raumrichtungen erzeugen.

In dieser Studienarbeit wird ein Entwurf auf Basis einer Glockenanker-Schrägwicklung erstellt. Dadurch sollen Drehmoment und Kraft in Richtung der Momentenachse erzeugt werden. Hiermit wird die oben angesprochene mechanische Verkopplung durch eine elektrische ersetzt.

Da bisher noch kein vergleichbares Aktorsystem existiert, werden die für eine optimale Auslegung notwendigen theoretischen Modelle entworfen. Bei ihrer Auswertung wird festgestellt, dass die bewegliche Masse einen signifikant größeren Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften hat als das Trägheitsmoment.

Für die von einem optimal ausgelegten Aktor benötigten Spitzenströme von 250A wird eine entsprechende Hochstromquelle entworfen. Hierbei werden Leistungshalbleiter verwendet, welche die Verwendung von Lötstopplack notwendig machen. Es wird ein Verfahren entwickelt, mit dem sich dieser Lötstopplack durch Schichten aus gewöhnlichem, photoempfindlichem Lack ersetzen lässt.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Antrieb Rotatorisch, Haptisches Display, Hochstrom Netzteil, Linearantrieb, Stromquelle spannungsgesteuert
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mess- und Sensortechnik
Hinterlegungsdatum: 07 Sep 2011 10:33
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1545

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 03-11-2003

Ende Datum: 18-02-2004

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

ID-Nummer: 17/24 EMKS 1545
Gutachter / Prüfer: Kern, Dipl.-Ing. Thorsten ; Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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