Handbuch elektrische Kleinantriebe: mit ... 47 Tabellen
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| Weitere Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Hanser
2011
|
| Ausgabe: | 4., neu bearb. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 462 S. Ill., zahlr. graph. Darst. 25 cm |
| ISBN: | 9783446423923 3446423923 |
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 13
1.1 ALLGEMEINES 13
1.2 DAS ELEKTROMAGNETISCHE ANTRIEBSSYSTEM 14
1.3 DIE ANTRIEBSKOMPONENTEN 15
1.3.1 MOTOREN 15
1.3.1.1 MOTORSYSTEMATIK 15
1.3.1.2 GRUNDSAETZLICHE KONSTRUKTIONSMOEGLICHKEITEN 15
1.3.2 ELEKTRONISCHE SCHALTUNGEN 19
1.3.2.1 SCHALTUNGEN FUER SELBSTGEFUEHRTE MOTOREN 19
1.3.2.2 SCHALTUNGEN FUER FREMDGEFUEHRTE MOTOREN 21
1.4 DAUERMAGNETE IM ELEKTROMAGNETISCHEN KREIS 21
1.4.1 STEIGERUNG DES MAXIMALEN ENERGIEPRODUKTS 21
1.4.2 MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN DER DAUERMAGNETE 23
1.4.2.1 CHARAKTERISTISCHE DATEN 23
1.4.2.2 HYSTERESEKURVEN DER DAUERMAGNETE 23
1.4.2.3 LAGE DER ARBEITSPUNKTE AUF DER HYSTERESEKURVE 25
1.4.2.4 VERSCHIEBUNG DER ARBEITSPUNKTE IM DYNAMISCHEN BETRIEB 26 1.4.2.5
VERAENDERUNG DER MAGNETISCHEN EIGENSCHAFTEN BEI TEMPERATUR- SCHWANKUNGEN
27
1.4.3 REALE DAUERMAGNETKREISE 28
1.4.4 DAUERMAGNETWERKSTOFFE FUER HYSTERESEMOTOREN 31
1.4.5 AUFMAGNETISIERUNG UND STABILISIERUNG 31
2 ANTRIEBE MIT KONTINUIERLICHER BEWEGUNG 33
2.1 KOMMUTATORMOTOREN 33
2.1.1 UEBERSICHT 33
2.1.2 DAUERMAGNETERREGTE MOTOREN 34
2.1.2.1 AUFBAU 34
2.1.2.2 STATIONAERES BETRIEBSVERHALTEN 39
2.1.2.3 DYNAMISCHES BETRIEBSVERHALTEN 43
2.1.3 KOMMUTATORREIHENSCHLUSSMOTOR (UNIVERSALMOTOR) 46
2.1.3.1 BEZEICHNUNG 46
2.1.3.2 CHARAKTERISTISCHE MERKMALE 47
2.1.3.3 PRINZIPIELLES BETRIEBSVERHALTEN 49
2.1.3.4 AUSLEGUNG DER STAENDERWICKLUNG FUER DEN BETRIEB ALS UNIVERSALMOTOR
. 53 2.1.3.5 DREHZAHLSTELLUNG 54
2.1.4 KONTAKTSYSTEM UND KOMMUTIERUNG 58
2.1.4.1 BESTANDTEILE DES KONTAKTSYSTEMS 58
2.1.4.2 AUFBAU DER KOMMUTATOREN 59
2.1.4.3 ZUSAMMENSETZUNG UND EIGENSCHAFTEN DES BUERSTENKOERPERS 60 2.1.4.4
KOMMUTIERUNGSVORGANG ALLGEMEIN 62
2.1.4.5 ELEKTRISCHE EINFLUSSGROESSEN 64
2.1.4.6 QUALITATIVE BESCHREIBUNG DES KOMMUTIERUNGSVORGANGS 64 2.1.4.7
UNTERSCHIED GLEICH-UND WECHSELSPANNUNGSBETRIEB 68
2.1.5 DAS GERAEUSCHVERHALTEN 68
2.1.6 FUNKENTSTOERUNG 70
2.2 BUERSTENLOSE PERMANENTMAGNETMOTOREN 71
2.2.1 EINLEITUNG 71
2.2.1.1 DEFINITIONEN 71
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1007586354
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
2.2.1.2 VERWANDTSCHAFTEN ZU ANDEREN MOTORARTEN 72
2.2.2 KONSTRUKTIVE BESONDERHEITEN 74
2.2.2.1 AUSFUEHRUNG UND AUSWAHL DER ANKERWICKLUNG 75
2.2.2.2 AUSFUEHRUNG UND AUSWAHL DER PERMANENTMAGNETFORMEN 81 2.2.2.3
AUSFUEHRUNG UND AUSWAHL DER MOTORBAUFORM 85
2.2.3 DYNAMISCHES MODELL DES PERMANENTMAGNETMOTORS 89
2.2.3.1 MOTORMODELL 90
2.2.3.2 ZWEISTRAENGIGES ERSATZMODELL FUER DIE FELDORIENTIERTE STEUERUNG .
. . 91 2.2.4 ELEKTRONISCHE UNTERDRUECKUNG VON DREHMOMENTSCHWANKUNGEN 94
2.2.4.1 MOTOR MIT MITTELPUNKTANSCHLUSS DER WICKLUNG 95
2.2.4.2 MOTOR OHNE MITTELPUNKTANSCHLUSS DER WICKLUNG 95
2.2.4.3 PRAKTISCHE AUSFUEHRUNG EINER KORREKTURSTROMSPEISUNG 96 2.2.5
MOTORKENNLINIEN 97
2.2.6 SENSORIK 98
2.2.6.1 RESOLVER 98
2.2.6.2 INKREMENTALE OPTISCHE ENCODER 99
2.2.6.3 MAGNETISCHE SENSOREN 100
2.2.7 SONDERBAUFORMEN BUERSTENLOSER PERMANENTMAGNETMOTOREN 101
2.2.7.1 EINSTRAENGIGER MOTOR MIT ELLIPTISCHER SPULE 102
2.2.7.2 DIREKTANTRIEBE FUER NIEDRIGE DREHZAHLEN 102
2.3 DER GESCHALTETE RELUKTANZMOTOR 105
2.3.1 GRUNDLAGEN 105
2.3.1.1 ENERGIEWANDLUNG UND DREHMOMENTBILDUNG 106
2.3.1.2 RADIALKRAFTBILDUNG 108
2.3.2 MATHEMATISCHES MODELL 108
2.3.3 LEISTUNGSELEKTRONIK UND ANSTEUERUNG 110
2.3.3.1 SCHALTZUSTAENDE DER LEISTUNGSELEKTRONIK 110
2.3.4 MOTORISCHER UND GENERATORISCHER BETRIEB 112
2.3.5 STROMFORMUNG 112
2.3.6 TYPISCHE KENNFELDER 114
2.4 DREHFELDMOTOREN 116
2.4.1 ASYNCHRONMOTOREN 116
2.4.1.1 EIGENSCHAFTEN UND EINSATZGEBIETE 116
2.4.1.2 AUSFUEHRUNGSARTEN 116
2.4.1.3 SCHALTUNGS-UND AUSFUHRUNGSARTEN DER STAENDERWICKLUNG 118 2.4.1.4
WIRKUNGSWEISE 120
2.4.1.5 BETRIEBSVERHALTEN 122
2.4.1.6 STEUERUNGSVERFAHREN 124
2.4.1.7 SPALTPOLMOTOR 127
2.4.2 SYNCHRONMOTOREN 130
2.4.2.1 EIGENSCHAFTEN UND EINSATZGEBIETE 130
2.4.2.2 AUSFUEHRUNGSARTEN 130
2.4.2.3 SYNCHRONMOTOREN MIT MAGNETLAEUFERN 132
2.4.2.4 HYSTERESEMOTOR 133
2.4.2.5 RELUKTANZMOTOR 134
2.4.2.6 PERMANENTERREGTE MOTOREN MIT ANISOTROPEM LAEUFER 136
3 ELEKTROMAGNETISCHE SCHRITTANTRIEBE 139
3.1 UEBERSICHT 139
3.2 SCHRITTMOTORARTEN 141
3.2.1 KLAUENPOLSCHRITTMOTOREN 141
3.2.2 SCHEIBENLAEUFERSCHRITTMOTOREN 142
3.2.3 RELUKTANZSCHRITTMOTOREN 143
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.4 HYBRIDSCHRITTMOTOREN 143
3.3 ANSTEUERUNG VON SCHRITTMOTOREN 145
3.4 BETRIEBS VERHALTEN VON SCHRITTANTRIEBEN 150
3.4.1 SCHRITTWINKEL 150
3.4.2 DREHMOMENT 152
3.4.3 POSITIONIERGENAUIGKEIT 153
3.4.4 SCHRITT-ZEIT-VERLAUF 153
3.4.5 BETRIEBSKENNLINIEN 154
3.4.6 RESONANZFREQUENZEN 156
3.4.7 BESONDERHEITEN DES MIKROSCHRITTBETRIEBES 156
3.4.8 REFERENZPUNKTBESTIMMUNG 157
3.5 BEWEGUNGSABLAEUFE 158
3.5.1 KLASSIFIZIERTE BEWEGUNGSABLAEUFE 158
3.5.2 SPEZIELLE BETRACHTUNG DES DYNAMISCHEN BETRIEBES 160
4 ANTRIEBE MIT BEGRENZTER BEWEGUNG 167
4.1 ELEKTROMAGNETE 167
4.1.1 ELEKTROMAGNETE ALS ANTRIEBSELEMENTE 167
4.1.2 GLEICHSTROMMAGNETE 168
4.1.2.1 BESONDERHEITEN 168
4.1.2.2 STATIONAERES VERHALTEN VON GLEICHSTROMMAGNETEN 169
4.1.2.3 DYNAMISCHES VERHALTEN VON GLEICHSTROMMAGNETEN 173
4.1.2.4 EINFLUSS DER WIRBELSTROEME AUF DAS DYNAMISCHE VERHALTEN VON
GLEICHSTROMMAGNETEN 177
4.1.2.5 MASSNAHMEN ZUR BEEINFLUSSUNG DES DYNAMISCHEN VERHALTENS VON
GLEICHSTROMMAGNETEN 178
4.1.3 WECHSELSTROMMAGNETE 183
4.1.3.1 ALLGEMEINES 183
4.1.3.2 BERECHNUNG DER MAGNETKRAFT VON EINPHASENWECHSELSTROM- MAGNETEN
183
4.1.3.3 ZEITABHAENGIGKEIT DER MAGNETKRAFT VON EINPHASENWECHSELSTROM-
MAGNETEN 184
4.1.3.4 MAGNETKRAFT DES DREIPHASENWECHSELSTROMMAGNETEN 186
4.1.3.5 DYNAMISCHES VERHALTEN VON WECHSELSTROMMAGNETEN 187
4.1.4 POLARISIERTE ELEKTROMAGNETE 188
4.1.4.1 BESONDERHEITEN 188
4.1.4.2 MAGNETKRAFT POLARISIERTER ELEKTROMAGNETE MIT EINEM REIHENKREIS .
. 189 4.1.4.3 ANWENDUNG VON POLARISIERTEN ELEKTROMAGNETEN 191
4.1.5 PROJEKTIERUNG VON ELEKTROMAGNETEN UND MAGNETANTRIEBEN 192
4.1.6 ENTWURF VON MAGNETANTRIEBEN 192
4.1.6.1 MAGNETANTRIEBE ALS MECHATRONISCHE SYSTEME 192
4.1.6.2 BERECHNUNGSVERFAHREN FUER MAGNETANTRIEBE 193
4.1.6.3 NETZWERKMETHODE FUER MAGNETANTRIEBE 193
4.2 ELEKTRODYNAMISCHE LINEAR- UND MEHRKOORDINATENANTRIEBE 200
4.2.1 WIRKPRINZIP UND GRUNDSTRUKTUR 201
4.2.2 BAUFORMEN ELEKTRODYNAMISCHER LINEARMOTOREN 204
4.2.2.1 BAUFORMEN MIT BEWEGTEN SPULEN 204
4.2.2.2 BAUFORMEN MIT BEWEGTEN MAGNETEN 211
4.2.2.3 BAUFORMEN MIT BEWEGTEN DAUERMAGNETKREISEN 213
4.2.3 BAUFORMEN INTEGRIERTER ELEKTRODYNAMISCHER MEHRKOORDINATENANTRIEBE
MIT EINMASSENLAEUFERN FUER XY-, XCP-, XYCP-, XYIPZ-BEWEGUNGEN 215
4.2.3.1 ELEKTRODYNAMISCHE MEHRKOORDINATENMOTOREN MIT FLACHSPULEN . . .
215 4.2.3.2 ELEKTRODYNAMISCHE MEHRKOORDINATENMOTOREN MIT KASTENSPULEN .
. . 222
IMAGE 4
10 INHALTSVERZEICHNIS
4.2.3.3 ELEKTRODYNAMISCHE MEHRKOORDINATENMOTOREN MIT ZYLINDERSPULEN UND
GEKRUEMMTEN FLACHSPULEN FUER EINE X P-BEWEGUNG 226 4.2.4 BETRIEBSVERHALTEN
ELEKTRODYNAMISCHER LINEAR- UND MEHRKOORDINATENMOTOREN . . . 228 4.2.4.1
STATISCHER UND QUASISTATISCHER BETRIEB PERMANENTERREGTER MOTOREN . . 228
4.2.4.2 DYNAMISCHER BETRIEB 229
4.2.5 ANSTEUERUNG ELEKTRODYNAMISCHER LINEAR- UND MEHRKOORDINATENMOTOREN
230 4.2.5.1 ANSTEUERUNG ELEKTRODYNAMISCHER LINEARMOTOREN 231
4.2.5.2 ANSTEUERUNG ELEKTRODYNAMISCHER MEHRKOORDINATENMOTOREN 233 4.2.6
LINEAR- UND MEHRKOORDINATENANTRIEBE NACH DEM ASYNCHRONMOTORPRINZIP 237
4.2.7 KOMMERZIELL ANGEBOTENE SYSTEME 240
4.3 LINEARE UND PLANARE HYBRIDSCHRITTANTRIEBE 241
4.3.1 LINEARE HYBRIDSCHRITTMOTOREN 241
4.3.2 MEHRKOORDINATENHYBRIDSCHRITTMOTOREN 244
4.3.3 DYNAMISCHE EIGENSCHAFTEN VON LINEAREN HYBRIDSCHRITTMOTOREN 245
4.3.4 PRINZIP DER ELEKTRONISCHEN SCHRITTTEILUNG 248
4.3.5 LINEARE HYBRIDSCHRITTMOTOREN ALS MAGNETISCH NICHTLINEARE
ANTRIEBSELEMENTE . . . 249
5 PIEZOELEKTRISCHE ANTRIEBE 251
5.1 PHYSIKALISCHER EFFEKT 251
5.2 PIEZOELEKTRISCHE BAUELEMENTE 252
5.2.1 PIEZOELEKTRISCHE WERKSTOFFE 252
5.2.2 PIEZOKERAMISCHE ELEMENTE 253
5.3 PIEZOANTRIEBE MIT BEGRENZTER AUSLENKUNG 254
5.3.1 STAPELTRANSLATOREN 255
5.3.2 STREIFENTRANSLATOREN 257
5.3.3 BIEGEELEMENTE 257
5.3.4 TUBUSSE 258
5.3.5 PIEZOWANDLER MIT WEGUEBERSETZUNG 258
5.4 PIEZOANTRIEBE MIT UNBEGRENZTER AUSLENKUNG 260
5.4.1 WURM-UND SCHREITANTRIEBE 260
5.4.2 TRAEGHEITSANTRIEBE 262
5.4.3 PIEZO ACTUATOR DRIVE (PAD) 263
5.4.4 ULTRASCHALLMOTOREN 264
5.4.4.1 STEHWELLEN-ULTRASCHALLMOTOREN 264
5.4.4.2 WANDERWELLEN-ULTRASCHALLMOTOREN 267
5.4.5 EINIGE AUSWAHL- UND ENTWURFSKRITERIEN 268
5.5 STEUERELEKTRONIK FUER PIEZOANTRIEBE 270
5.5.1 LEISTUNGSVERSTAERKER 270
5.5.2 LINEARISIERUNG DES AKTOR-UEBERTRAGUNGSVERHALTENS 272
5.6 REALISIERUNGSBEISPIELE 272
5.6.1 POSITIONIERTISCH MIT PIEZOANTRIEB 273
5.6.2 KLEMMELEMENTE FUER WURMMOTOREN 274
6 STELLGLIEDER UND REGLER FUER KLEINANTRIEBE 277
6.1 EINLEITUNG 277
6.2 ELEKTRONISCHE STELLELEMENTE 277
6.2.1 ANALOGE STELLELEMENTE 277
6.2.2 GRUNDPRINZIP SCHALTENDER STELLELEMENTE 278
6.2.3 LEISTUNGSELEKTRONISCHE BAUELEMENTE 279
6.2.4 GLEICHSTROMSTELLER 284
6.2.5 WECHSELRICHTER 286
6.2.6 DREIPHASIGER WECHSELRICHTER 287
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS 11
6.2.7 DIODENGLEICHRICHTER 291
6.2.8 GESTEUERTE GLEICHRICHTER 293
6.2.9 WECHSELSTROMSTELLER 295
6.3 REGLER 297
6.3.1 REGELUNG EINES GLEICHSTROMMOTORS 297
6.3.2 REGELUNG EINES PERMANENTMAGNET-SYNCHRONMOTORS 305
6.3.3 REGELUNG EINES ASYNCHRONMOTORS 309
7 MAGNETLAGERTECHNIK 315
7.1 EINLEITUNG 315
7.2 PASSIVE MAGNETLAGER 316
7.2.1 PERMANENTMAGNETLAGER 317
7.3 AKTIVE MAGNETLAGERSYSTEME 322
7.3.1 ELEKTROMAGNETLAGER 322
7.3.1.1 MAGNETLAGER MIT GLEICHSTROMVORMAGNETISIERUNG 322
7.3.1.2 MAGNETLAGER MIT PERMANENTMAGNETISCHER VORMAGNETISIERUNG 326
7.3.2 LAGERLOSE MOTOREN 327
7.3.2.1 LAGERLOSE PERMANENTMAGNETMOTOREN 327
7.3.2.2 LAGERLOSE ASYNCHRONMOTOREN 331
8 MECHANISCHE UEBERTRAGUNGSELEMENTE 333
8.1 GETRIEBE 333
8.1.1 GETRIEBEARTEN 334
8.1.2 ZAHNRADGETRIEBE 335
8.1.2.1 EINTEILUNG 335
8.1.2.2 ZAHNRAEDER 337
8.1.2.3 STIRNRADGETRIEBE 339
8.1.2.4 SCHRAUBENSTIRNRADGETRIEBE 345
8.1.2.5 SCHNECKENGETRIEBE 346
8.1.2.6 KEGELRAD- UND KRONENRADGETRIEBE 347
8.1.3 ZUGMITTELGETRIEBE 349
8.1.4 SCHRAUBENGETRIEBE 353
8.1.5 KOPPELGETRIEBE 354
8.1.6 KURVENGETRIEBE 355
8.1.7 SCHRITTGETRIEBE 356
8.2 KUPPLUNGEN 358
8.2.1 FESTE KUPPLUNGEN 358
8.2.2 AUSGLEICHSKUPPLUNGEN 359
8.2.3 SCHALTKUPPLUNGEN 361
8.3 ACHSEN UND WELLEN 365
8.3.1 ENTWURFSBERECHNUNG 365
8.3.2 NACHRECHNUNG 366
8.4 LAGER 367
8.4.1 GLEITLAGER 368
8.4.2 WAELZLAGER 371
9 SCHWINGUNGEN UND GERAEUSCHE 375
9.1 EINFUEHRUNG 375
9.1.1 RELEVANZ DER GERAEUSCHENTWICKLUNG ELEKTRISCHER ANTRIEBE 375
9.1.2 GRUNDSAETZLICHES ZUR GERAEUSCHENTSTEHUNG IN ELEKTROMECHANISCHEN
SYSTEMEN . . . 375
IMAGE 6
12 INHALTSVERZEICHNIS
9.2 GERAEUSCHENTWICKLUNG BEI ELEKTRISCHEN KLEINANTRIEBEN 376
9.2.1 MECHANISCH VERURSACHTE WECHSELKRAEFTE 376
9.2.1.1 UNWUCHT 376
9.2.1.2 LAGER 376
9.2.1.3 ZAHNRAEDER 377
9.2.1.4 MECHANISCHE KOMMUTIERUNG 377
9.2.1.5 SPIEL UND LOSE 377
9.2.2 ELEKTROMOTORISCH VERURSACHTE WECHSELKRAEFTE 378
9.3 MESSUNG, ANALYSE UND PRUEFUNG VON GERAEUSCHEN UND SCHWINGUNGEN 379
9.3.1 MESSMITTEL NACH AKTUELLEM STAND DER TECHNIK 379
9.3.1.1 LUFTSCHALLMESSTECHNIK 379
9.3.1.2 KOERPERSCHALLMESSTECHNIK 380
9.3.2 VORGEHENSWEISE ZUR ANALYSE UND PRUEFUNG VON GERAEUSCHEN 381
9.3.2.1 BESCHREIBUNG DER PROBLEMSTELLUNG 382
9.3.2.2 SUBJEKTIVE BEWERTUNG VON GERAEUSCHEN (KLASSIFIZIERUNG) 382
9.3.2.3 REPRODUZIERBARES MESSEN 382
9.3.2.4 ANALYSE VON GERAEUSCHEN 384
9.3.2.5 PSYCHOAKUSTIK 385
9.3.2.6 PRUEFUNG IN DER SERIE 385
10 PROJEKTIERUNG VON ANTRIEBSSYSTEMEN 387
10.1 FORDERUNGEN AN ANTRIEBSSYSTEME 387
10.2 LOESUNGSWEG FUER ANTRIEBSAUFGABEN 388
10.3 SYSTEMATIK TYPISCHER ANTRIEBSAUFGABEN 389
10.3.1 SYSTEMATIK NACH DER BEWEGUNG 389
10.3.2 SYSTEMATIK NACH DER BETRIEBSWEISE 390
10.4 BESONDERHEITEN BEI DER ANTRIEBSAUSWAHL 392
10.5 VERGLEICH LAGEGEREGELTER GLEICHSTROMANTRIEBE MIT SCHRITTANTRIEBEN
394 10.6 UMRECHNUNG MECHANISCHER ANTRIEBSPARAMETER 396
10.7 BEISPIELE FUER ANTRIEBSAUF GABEN 398
10.7.1 DIREKTANTRIEB EINES PLATTENSPEICHERGERAETES 398
10.7.2 ANTRIEB EINER KOLBENDOSIERPUMPE 402
10.7.3 ANTRIEB EINER LEITERPLATTENBOHREINHEIT 406
10.7.4 ANTRIEB EINES LICHTZEICHENKOPFES 410
10.7.5 ANTRIEB EINER SCHLAUCHPUMPE 414
10.7.6 SEILZUGANTRIEB FUER EIN SCHREIBENDES GERAET 417
10.7.7 ANTRIEB EINER TROMMEL 422
ANHANG
FORMELZEICHENVERZEICHNIS 429
LITERATURVERZEICHNIS 431
DIE AUTOREN 451
SACHWORTVERZEICHNIS 455 |
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