Mechatronische Anwendungen im KFZ Kapitel 2: Aktoren Prof. Dr.-Ing. Tim J. Nosper
Bild 2.2_1
Aktoren und Sensoren im KFZ
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Bild 2.2_2
Grundstruktur mechatronischer Systeme
Quelle: VDI Richtlinie 2206
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Bild 2.2_3
Wirkungskette mit Aktor
Quelle: Prof. Bertram, Universität Dortmund
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Bild 2.2_4
Grundstruktur von Aktoren
Quelle: Prof. Bertram, Universität Dortmund
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Bild 2.2_5
Merkmale von Aktoren
Quelle: Prof. Bertram, Universität Dortmund
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Bild 2.2_6
Energieformen und Krafterzeugung bei Aktoren
Quelle: Prof. Bertram, Universität Dortmund
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Bild 2.2_7
Gliederung von Aktoren
Quelle: H. Czichos, Mechatronik, Vieweg 2008
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Bild 2.2_8
Elektrodynamischer Wandler (Systematik)
Quelle: Bosch
Elektrische SpannungElektrischer Strom
Wärme EnergieTemperatur Feld
Elektrische EnergieElektrisches Feld
Magn. EnergieMagn. Feld
Magneto-striktion
Magn. Feldkräfte
Piezoeffekt Elektrische Feldkräfte
Wärme-dehnung
Phasen umwandlung
Verbrennung
Mikrosteller
Elektro-magneto-
mechanische Wandler E-Motor
Magnetsteller
MikrostellerMikrosteller Bi-Metall Memory-Metalle
Airbag
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Bild 2.2_9
Anforderungen an Aktoren
Quelle: Prof. Bertram, Universität Dortmund
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Bild 2.2_10
Betriebsfälle 1
Quelle: Lenze Vertrieb GmbH “Antriebslösungen: Formeln, Auslegung und Tabellen”
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Bild 2.2_11
Betriebsfälle 2
Quelle: Lenze Vertrieb GmbH “Antriebslösungen: Formeln, Auslegung und Tabellen”
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Bild 2.2_12
Betriebsfälle 3
Quelle: Lenze Vertrieb GmbH “Antriebslösungen: Formeln, Auslegung und Tabellen”
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Bild 2.2_13
Elektrodynamischer Wandler mit Lorentzkraft
Quelle: Heimann
U Uind
s = vs
B lF
IR
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Bild 2.2_14
Kraftwirkung eines Magnetfeldes auf einestromdurchflossene Spule
F
F
B
F : Auf die Leiterschleife wirkende Lorenzkraft
B : Magnetischer Fluss des Permanentmagneten
I : Strom durch die Leiterschleife
Quelle: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/motdc.html
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Bild 2.2_15
Kraftwirkung auf den Leiter (Lorentzkraft)
N
S
N
S
N
S
Magnetfeld des Permanent-magneten
Magnetfeld des Leiters
Überlagerte „Kraftwirkung“auf den strom-durchflossenenLeiter (Lorentzkräfte)F
F
Quelle: Heimann
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Bild 2.2_16
Prinzip der Stromwendung (Kommutator)beim Gleichstrommotor
Kohlebürste
Kommutator
Leiterschleife
Quelle: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/motdc.html
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Bild 2.2_17
Aufbau eines zweipoligen Gleichstrommotors
Quelle: Nordmann
Jochring
Erregerwicklung
Erregerpol
Ankerblechpaket
Ankerwicklung
Erregerfeld
Kohlebürste
Kommutator
Welle
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Bild 2.2_18
Bürstenloser elektronisch kommutierter Gleichstrommotor
Quelle: Nordmann
ωN
S1‘3‘
2‘
2
1 3
Läufer-lagegeber
elektronischer Kommutator
Ständer Läufer
Drehstromwicklung 1-1‘ , 2-2‘ , 3-3‘
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Bild 2.2_19
Magnetfeldkräfte Fx und Fy
Quelle: Nordmann
Kraft Fx anziehend
x
Kraft Fy zentrierend
y
Fx = - .b.y = -µ0 .b.yBL
2
µ0
N2i2
4x2Fy = .b.x = µ0
.bBL2
µ0
N2i2
4x
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Bild 2.2_20
Prinzip eines elektromagnetischen Drehwandlers
Quelle: Heimann
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Bild 2.2_21
Elektrischer Schrittmotor
Quelle: Nordmann
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Bild 2.2_22
Funktionsprinzip eines Relais
Elektromagnet
Arbeitskreis
Kontakte
Steuerkreis
S1
S2
~
Eisenanker
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Bild 2.2_23
Aufbau eines Aktors für EMVT
X
X
Spule 1
Spule 2
Anker
Feder
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Bild 2.2_24
Teilgebiete der Fluidtechnik
Quelle: Wallentowitz
Fluidtechnik
Flüssige MedienGasförmige Medien
Hydrostatik Aerostatik
Pneumatik
Aerodynamik
Hydraulik
Hydrodynamik
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Bild 2.2_25
Hydraulikkreislauf
Quelle: Heimann
Reservoir
Motor
Pumpe4/3 - Wegeventil
Drehmotor
Schubmotor
Rückschlag-ventil
Hydro-speicherDruck-
begrenzungs-ventil
M
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Bild 2.2_26
Hydraulik in der Fahrzeugtechnik am Beispieleiner Servolenkung
Quelle: Wallentowitz
Gleichlaufzylinder
Hydraulik-pumpe
Tank
Lenkventil
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Bild 2.2_27
Eigenschaften pneumatischer Stellantriebe
Quelle: Prof. Bertram, Universität Dortmund