Handbuch el. Kleinantriebe · Kleinantriebe, Systemkomponenten, Auslegung · Band 2 5.Auflage by Fräger, Carsten -- Read -- Imperial Library of Trantor

Index

Title Page Copyright Contents Vorwort 1 Elektromagnete

1.1 Elektromagnete als Antriebselemente 1.2 Gleichstrommagnete

1.2.1 Besonderheiten 1.2.2 Stationäres Verhalten von Gleichstrommagneten 1.2.3 Dynamisches Verhalten von Gleichstrommagneten 1.2.4 Einfluss der Wirbelströme auf das dynamische Verhalten von Gleichstrommagneten 1.2.5 Maßnahmen zur Beeinflussung des dynamischen Verhaltens von Gleichstrommagneten

1.3 Wechselstrommagnete

1.3.1 Berechnung der Magnetkraft von Einphasenwechselstrommagneten 1.3.2 Zeitabhängigkeit der Magnetkraft von Einphasenwechselstrommagneten 1.3.3 Magnetkraft des Dreiphasenwechselstrommagneten 1.3.4 Dynamisches Verhalten von Wechselstrommagneten

1.4 Polarisierte Elektromagnete

1.4.1 Besonderheiten 1.4.2 Magnetkraft polarisierter Elektromagnete mit einem Reihenkreis 1.4.3 Anwendung von polarisierten Elektromagneten

1.5 Anwendung der Elektromagnete

1.5.1 Elektromagnetantriebe als mechatronische Baugruppe 1.5.2 Bauformen und Funktionen von Elektromagneten 1.5.3 Ausführungsformen und Applikationsbeispiele 1.5.4 Elektrische Ansteuerverfahren und ihr Einfluss auf die Funktion des Elektromagneten

1.6 Entwurf von Elektromagnetantrieben

1.6.1 Entwurfsprozess 1.6.2 Analytische Abschätzung der Haltekraft von Haltemagneten 1.6.3 Numerische Feldberechnungsverfahren – FEM

Notes

2 Linear- und Mehrkoordinatenantriebe

2.1 Elektrodynamische Linear- und Mehrkoordinatenantriebe

2.1.1 Wirkprinzip und Grundstruktur 2.1.2 Bauformen elektrodynamischer Linearmotoren 2.1.3 Bauformen integrierter elektrodynamischer Mehrkoordinatenantriebe mit Einmassenläufern für xy-, xφ-, xyφ- und xyφz- Bewegungen 2.1.4 Betriebsverhalten elektrodynamischer Linear- und Mehrkoordinatenmotoren 2.1.5 Ansteuerung elektrodynamischer Linear- und Mehrkoordinatenmotoren 2.1.6 Linear- und Mehrkoordinatenantriebe nach dem Asynchronmotorprinzip 2.1.7 Kommerziell angebotene Systeme

2.2 Lineare und planare Hybridschrittmotoren

2.2.1 Lineare Hybridschrittmotoren 2.2.2 Mehrkoordinatenhybridschrittmotoren 2.2.3 Dynamische Eigenschaften von linearen Hybridschrittmotoren 2.2.4 Prinzip der elektronischen Schrittteilung 2.2.5 Lineare Hybridschrittmotoren als magnetisch nichtlineare Antriebselemente

Notes

3 Piezoelektrische Antriebe

3.1 Physikalischer Effekt

3.1.1 Einführung 3.1.2 Analytische Beschreibung

3.2 Piezoelektrische Bauelemente

3.2.1 Piezoelektrische Werkstoffe 3.2.2 Piezokeramische Elemente

3.3 Piezoantriebe mit begrenzter Auslenkung

3.3.1 Stapeltranslatoren 3.3.2 Streifentranslatoren 3.3.3 Biegeelemente 3.3.4 Tubusse 3.3.5 Piezowandler mit Wegübersetzung

3.4 Piezoantriebe mit unbegrenzter Auslenkung

3.4.1 Wurm- und Schreitantriebe 3.4.2 Trägheitsantriebe 3.4.3 Piezo Actuator Drive (PAD) 3.4.4 Ultraschallmotoren 3.4.5 Einige Auswahl- und Entwurfskriterien

3.5 Steuerelektronik für Piezoantriebe

3.5.1 Leistungsverstärker 3.5.2 Controller 3.5.3 Linearisierung des Aktor-Übertragungsverhaltens

3.6 Realisierungsbeispiele

3.6.1 Positioniertisch 3.6.2 Hexapod

4 Servoantriebe

4.1 Übersicht 4.2 Anwendungen für Servoantriebe

4.2.1 Dynamische Positionieranwendungen in Produktionsmaschinen 4.2.2 Präzise Anwendungen in Produktionsmaschinen 4.2.3 Ventilverstellungen, Klappenverstellungen, Leitradeinstellungen an Turbinen 4.2.4 Anwendungen im Kraftfahrzeug 4.2.5 Drucker, Plotter, Scanner 4.2.6 Modellbau

4.3 Aufbau und Eigenschaften von Servoantrieben

4.3.1 Stellservoantrieb – Gleichstrommotor, Getriebe, 3-Punkt-Regler 4.3.2 Gleichstromservoantrieb – PM-Gleichstrommotor, Getriebe, Gleichstromsteller, Regler 4.3.3 Bürstenloser Gleichstromservoantrieb BLDC – bürstenloser Permanentmagnetmotor, Getriebe, Blockumrichter, Regler 4.3.4 Synchronmotor-Servoantrieb BLAC – Permanentmagnetmotor mit Sinuskommutierung, Getriebe, Pulsumrichter, Regler mit Vektorsteuerung 4.3.5 Servodirektantrieb – Permanentmagnet-Synchron-Direktantriebsmotor/BLAC, Pulsumrichter, Regler mit Vektorsteuerung 4.3.6 Synchronmotor-Servolinearantrieb – Permanentmagnet-Linearmotor, Pulsumrichter, Regler mit Vektorsteuerung 4.3.7 Asynchronmotor-Servoantrieb, Getriebe, Pulsumrichter, Regler mit feldorientierter Regelung

4.4 Stationäre und dynamische Kenngrößen für Servoantriebe

4.4.1 Abtastzeiten, Zykluszeiten und Bandbreiten der Regelung 4.4.2 Minimale Hochlaufzeit 4.4.3 Maximaltaktrate 4.4.4 Dynamischer Kennwert 4.4.5 Zusammenfassung der dynamischen Kenngrößen

Notes

5 Sensoren für elektrische Antriebe

5.1 Temperatursensoren

5.1.1 Temperaturschalter 5.1.2 Kaltleiter PTC 5.1.3 Heißleiter NTC 5.1.4 Widerstände und Halbleiterfühler mit etwa linearem Temperaturverhalten

5.2 Drehzahlsensoren

5.2.1 Bürstenbehaftete Gleichstromtachogeneratoren 5.2.2 Bürstenlose Wechselstromtachogeneratoren

5.3 Winkelsensoren, Wegsensoren

5.3.1 Potentiometer 5.3.2 Kapazitive Sensoren 5.3.3 Elektromagnetische Sensoren 5.3.4 Resolver 5.3.5 Permanentmagnetische Sensoren 5.3.6 Optische Sensoren

6 Magnetlagertechnik

6.1 Einleitung 6.2 Ausführungsarten von Magnetlagern

6.2.1 Passive Stabilisierung 6.2.2 Aktive Stabilisierung 6.2.3 Aktive vs. passive Stabilisierung

6.3 Anwendungsgebiete 6.4 Passive Magnetlagersysteme

6.4.1 Der Magnet als Hochtemperatursupraleiter 6.4.2 Grundanordnungen permanentmagnetischer Ringlager 6.4.3 Eigenschaften permanentmagnetischer Ringlager 6.4.4 Stapelung, Skalierung und optimale Auslegung von permanentmagnetischen Radiallagern 6.4.5 Dämpfung 6.4.6 Beispiel: Lüfter mit passiver Radial- und Kippstabilisierung

6.5 Aktive Magnetlagersysteme

6.5.1 Elektromagnetlager 6.5.2 Lagerlose Motoren

Notes

7 Mechanische Übertragungselemente

7.1 Getriebe

7.1.1 Getriebearten 7.1.2 Zahnradgetriebe 7.1.3 Zugmittelgetriebe 7.1.4 Schraubengetriebe 7.1.5 Koppelgetriebe 7.1.6 Kurvengetriebe 7.1.7 Schrittgetriebe

7.2 Kupplungen

7.2.1 Feste Kupplungen 7.2.2 Ausgleichskupplungen 7.2.3 Schaltkupplungen 7.2.4 Selbstschaltende Kupplungen

7.3 Achsen und Wellen

7.3.1 Entwurfsberechnung 7.3.2 Nachrechnung

7.4 Lager

7.4.1 Gleitlager 7.4.2 Wälzlager 7.4.3 Vergleich von Gleitlagern und Wälzlagern

7.5 Führungen

7.5.1 Gleitführungen 7.5.2 Wälzführungen

7.6 Hinweise zu Werkstoffangaben Notes

8 Auslegung und Projektierung von Antriebssystemen

8.1 Anforderungen an Antriebe und Auslegungskriterien

8.1.1 Funktion unter Normalbedingungen 8.1.2 Funktion über der Lebenszeit 8.1.3 Sichere Funktion unter Überlast und absehbaren Fehlbedingungen 8.1.4 Gewährleistung der Funktion durch Anforderungen aus Richtlinien, Montage und übergeordneten Applikationseinheiten 8.1.5 Lastenheft und Pflichtenheft

8.2 Lösungsweg für Antriebsaufgaben 8.3 Systematik typischer Antriebsaufgaben

8.3.1 Systematik nach der Bewegung 8.3.2 Systematik nach der Betriebsweise

8.4 Aspekte der Antriebsauswahl

8.4.1 Übersicht möglicher Antriebe 8.4.2 Thermische Randbedingungen 8.4.3 Ansteuerelektronik 8.4.4 Geräusch und Akustik

8.5 Vergleich lagegeregelter Gleichstrom- und Schrittantriebe als Servoantriebe 8.6 Leistungsauslegung von Antrieben – thermische Auslegung, Anlauf, Überlast, Lastkollektive

8.6.1 Ermittlung von Lastdrehmoment, Leistung, Massenträgheit und Beschleunigungsdrehmoment 8.6.2 Betriebsarten – Übersicht zu genormten Betriebsarten 8.6.3 Betriebsart S1 – Dauerbetrieb mit konstanter Belastung 8.6.4 Betriebsart S2 – Kurzzeitbetrieb 8.6.5 Betriebsart S3 – periodischer Aussetzbetrieb 8.6.6 Betriebsarten S4 und S5 – periodischer Aussetzbetrieb mit Einfluss des Anlaufvorgangs und der elektrischen Bremsung 8.6.7 Betriebsart S6 – ununterbrochener periodischer Betrieb mit Aussetzbelastung 8.6.8 Betriebsart S8 – ununterbrochener periodischer Betrieb mit Last- und Drehzahländerungen 8.6.9 Einfluss der Umgebungstemperatur bzw. Kühlmitteltemperatur 8.6.10 Einfluss der Aufstellungshöhe über Meereshöhe

8.7 Auslegung für den Betrieb mit fester Drehzahl – Betrieb an fester Spannung und Frequenz – Betriebsarten S1, S2, S3, S6 für einzelne Betriebspunkte

8.7.1 Einfluss von Spannung und Frequenz auf die Betriebsdaten 8.7.2 Antriebswahl nach der Leistung 8.7.3 Wahl der Übersetzung zwischen Antrieb und Arbeitsmaschine 8.7.4 Auslegung für den Anlauf 8.7.5 Auslegung für Überlast

8.8 Antriebe mit Drehzahländerung – Einfluss der Spannung auf die Betriebsdaten 8.9 Antriebsauslegung für die Betriebsarten S1, S2, S3, S6

8.9.1 Antriebswahl nach der Leistung 8.9.2 Wahl der Übersetzung zwischen Antrieb und Arbeitsmaschine 8.9.3 Auslegung für den Anlauf 8.9.4 Auslegung für Überlast

8.10 Antriebsauslegung für den periodischen Betrieb mit variabler Drehzahl und Belastung S8

8.10.1 Antriebswahl nach der Leistung 8.10.2 Wahl der Übersetzung zwischen Antrieb und Arbeitsmaschine 8.10.3 Thermische Überprüfung des Antriebs

8.11 Antriebsauslegung für den dynamischen periodischen Betrieb mit variabler Drehzahl und Belastung S8

8.11.1 Antriebsauswahl mit dem dynamischen Kennwert

8.12 Beispiele für Antriebsaufgaben

8.12.1 Pumpenantrieb mit Asynchronmotor in den Betriebsarten S1, S2 und S3 8.12.2 Rollenheber mit Permanentmagnetmotor 8.12.3 Dynamische Auslegung eines rotativen Querschneiders in Betriebsart S8 8.12.4 Energiearmer Antrieb für ein autarkes Gasventil 8.12.5 Schnell schaltendes Auslösemodul für eine Sicherheitsvorrichtung 8.12.6 Dosiermodul für eine Insulinpumpe 8.12.7 Miniaturantriebe für ein Lungenbiopsiegerät 8.12.8 Direktantrieb eines Festplattenlaufwerks 8.12.9 Antrieb einer Schlauchpumpe 8.12.10 Antrieb einer Trommel

Notes

Formelzeichen und Formelschreibweise Die Autoren Literatur

Alle Antriebsarten, Normen, Einleitung elektrische Kleinantriebe Elektromagnete Linear- und Mehrkoordinatenantriebe Piezoelektrische Antriebe Servoantriebe Sensoren für Antriebe Magnetlagertechnik Mechanische Übertragungselemente Auslegung und Projektierung von Antriebssystemen Formelzeichen, Formelschreibweise

Stichwortverzeichnis

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