Einbeziehung des thermischen Teilsystems in die Dimensionierung feinwerktechnischer elektrodynamischer Lineardirektantriebe:
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Stuttgart
IKFF
2014
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37 |
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS V
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION 1
1.2 ZIELSTELLUNG 2
2 STAND DER TECHNIK 3
2.1 ELEKTRODYNAMISCHE LINEARDIREKTANTRIEBE 3
2.1.1 WIRKPRINZIP 3
2.1.2 BAUFORMEN 4
2.1.3 ABSTRAKTION DER TEILSYSTEME 6
2.1.4 BETRIEBSARTEN 7
2.1.5 ANSTEUERUNG BEI EIN- UND MEHRPHASIGEN ANTRIEBEN 8
2.1.6 THERMISCHE GRENZEN EINZELNER-BAUTEILE 11
2.2 GRUNDLAGEN DER ERWAERMUNG 14
2.2.1 ERWAERMUNG ELEKTROMECHANISCHER SYSTEME 14
2.2.2 BESCHREIBUNG DER VERLUSTLEISTUNGEN 15
2.2.3 MECHANISMEN DER WAERMEUEBERTRAGUNG 19
2.2.4 ANALOGIE ZWISCHEN ELEKTRISCHEM UND THERMISCHEM KREIS 27
2.2.5 TEMPERATURABHAENGIGES VERHALTEN VON WERKSTOFFPARAMETERN 30
2.3 METHODEN ZUR MESSTECHNISCHEN ERFASSUNG VON TEMPERATUREN 34
2.3.1 MESSVERFAHREN FUER DIE TEMPERATURBESTIMMUNG 34
2.3.2 EINGRENZUNG UND AUSWAHL FUER DIESE ARBEIT 35
2.4 DIMENSIONIERUNGSRICHTLINIEN AUF BASIS FELDORIENTIERTER ANSAETZE 36
3 BEWEGUNGSVERHALTEN UND ERWAERMUNGSVORGAENGE LINEARER ANTRIEBE 39
3.1 ROTATORISCHE UND LINEARE ANTRIEBE IM VERGLEICH 40
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VI INHALTSVERZEICHNIS
3.1.1 VERGLEICH VON DATENBLATTANGABEN 40
3.1.2 INTERPRETATION DER KENNGROESSEN LEERLAUF- UND
MAXIMALGESCHWINDIGKEIT 42
3.1.3 BEWEGUNGSPROFILE LINEARER ANTRIEBSSYSTEME 46
3.1.4 KURZZEIT- UND AUSSETZBETRIEB BEI LINEARANTRIEBEN 47
3.1.5 SPEZIFISCHE SOFTWARELOESUNGEN FUER DIE ANALYTISCHE
MOTORAUSLEGUNG 49
3.2 STATISCHE ERWAERMUNGSVORGAENGE 51
3.3 DYNAMISCHE ERWAERMUNGSVORGAENGE 52
3.3.1 LINEARANTRIEBE IM REVERSIERBETRIEB 52
3.3.2 LEISTUNGSUEBERHOEHUNGEN IM KURZZEITBETRIEB 54
3.3.3 LEISTUNGSUEBERHOEHUNGEN IM AUSSETZBETRIEB 54
4 BETRACHTUNG DES THERMISCHEN TEILSYSTEMS 56
4.1 ABSTRAKTION DES THERMISCHEN TEILSYSTEMS 56
4.1.1 ABSCHAETZUNG DER ABFUEHRBAREN VERLUSTLEISTUNG 56
4.1.2 ABLEITUNG EINES ANALYTISCHEN WAERMEMODELLS 60
4.1.3 ANALYTISCHE BERECHNUNG DER MOTORTEMPERATUREN 61
4.1.4 SIMULATIONSGESTUETZTE AUSLEGUNG UND DIMENSIONIERUNG 62
4.2 BERECHNUNG THERMISCHER RANDBEDINGUNGEN 63
4.2.1 WAERMELEITUNG INNERHALB DER SPULENSCHENKEL 63
4.2.2 EINFLUSS VON VERGUSS- UND TRAENKMITTEL 71
4.2.3 WAERMEUEBERGANG ZWISCHEN SPULEN UND RUECKSCHLUSS 74
4.2.4 ERMITTLUNG VON KONVEKTIONSKOEFFIZIENTEN 77
4.2.5 BESTIMMUNG DER EMISSIVITAET 78
4.3 RUECKWIRKUNGEN DER ERWAERMUNG AUF DIE EIGENSCHAFTEN DES ANTRIEBS. 80
4.3.1 EINSATZUMGEBUNG 80
INHALTSVERZEICHNIS VII
4.3.2 SPULENSYSTEM 81
4.3.3 MAGNETISCHE MATERIALKENNDATEN 81
4.3.4 WEGMESSSYSTEM UND GENAUIGKEIT 82
4.3.5 LAGERUNG UND FUEHRUNG 83
4.4 KUEHLKONZEPTE FUER LINEARANTRIEBE 83
4.4.1 PASSIVE KUEHLUNGSMOEGLICHKEITEN 84
4.4.2 AKTIVE KUEHLUNGSMOEGLICHKEITEN 85
5 EINBEZIEHUNG DES THERMISCHEN TEILSYSTEMS IN DIE
ANTRIEBSDIMENSIONIERUNG 87
5.1 ALLGEMEINE VORGEHENSWEISE 87
5.2 ANALYTISCHE ABSCHAETZUNG UND BERECHNUNG (GROBDIMENSIONIERUNG).. 88
5.3 THERMISCHE FEINDIMENSIONIERUNG MIT HILFE DER FEM 92
5.4 WECHSELWIRKUNGEN MIT ANDEREN TEILSYSTEMEN 92
5.4.1 KOPPLUNG EMAG - THERM 93
5.4.2 KOPPLUNG EMAG - MECH 94
5.4.3 SYSTEMSIMULATION 95
5.5 ERWEITERTE DIMENSIONIERUNGSRICHTLINIE FUER LINEARDIREKTANTRIEBE 96
6 VERIFIKATION AM HOMOPOLAREN KURZSPULMOTOR 98
6.1 ABSCHAETZUNG DER LEISTUNGSFAEHIGKEIT 99
6.2 ABSTRAKTION DES THERMISCHEN TEILSYSTEMS 101
6.3 DEFINITION THERMISCHER RANDBEDINGUNGEN 104
6.4 SIMULATION UND VERIFIKATION 105
6.5 SYSTEMSIMULATION 107
7 VERIFIKATION AN HETEROPOLAREN DREISTRAENGIGEN FLACHSPULLINEARMOTOREN
.... 108
7.1 AUFBAU DER BEIDEN MOTOREN IM VERGLEICH 108
VIII INHALTSVERZEICHNIS
7.2 EISENBEHAFTETER ANTRIEB 110
7.2.1 ABSCHAETZUNG DER LEISTUNGSFAEHIGKEIT 110
7.2.2 ANALYTISCHE BERECHNUNG DER MOTORTEMPERATUREN 111
7.2.3 DEFINITION THERMISCHER RANDBEDINGUNGEN 113
7.2.4 SIMULATION UND VERIFIKATION 116
7.2.5 KUEHLUNGSKONZEPTE ZUR OPTIMIERUNG DER WAERMEABFUHR 117
7.3 EISENLOSER ANTRIEB 118
7.3.1 ABSCHAETZUNG DER LEISTUNGSFAEHIGKEIT 118
7.3.2 DEFINITION THERMISCHER RANDBEDINGUNGEN 120
7.3.3 SIMULATION UND VERIFIKATION 121
7.3.4 DYNAMISCHE BETRACHTUNG BEI KURZEN BEWEGUNGSZYKLEN 123
7.4 VERGLEICH DER LEISTUNGSFAEHIGKEIT BEIDER ANTRIEBE 125
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 127
T
9 LITERATURVERZEICHNIS 129
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