Sensorik/Aktorik

• Masse, Dichte
• Kraft, Spannung, Druck
• Temperatur
• Strömungsgeschwindigkeit
• Strom, Spannung, Magnetfeld, Fluß
8.7 Aktorik: Magnetostriktive Aktoren
• Verschiebung der Weißschen Bezirke → Änderung der Kristallstruktur
• analog zum piezoelektrischen Effekt:
B = d t σ ij + µH j (17)
ɛ = s ijkl σ ij + d t H j (18)
• bis zu 2000 µm/m (Terfenol-D), nichtlinear
• abhängig von der mechanischen Vorspannung
• oft vormagnetisiert (auch negative Auslenkung)
• Villary-Effekt: Magnetisierungsänderung unter Zug oder Druck
• andere Effekte:
– Wirbelströme: Thermische Ausdehnung, Gegenfeld
– magnetokalorischer Effekt: Bei großer Magnetfeldänderung Temperaturanstieg
– Matteuci-Effekt: Änderung der Magnetisierung unter Torsionsbelastung
• Vorteile: große Kräfte, hoher Wirkungsgrad, hohe Energiedichte (besser als bei Piezoelektrizität),
schnell
• Nachteile: teuer, Hysterese, temperaturabhängig
• Anwendung: Sonar, Vibrationsdämpfung
8.8 Elektromagnetische Aktoren (Elektromotoren)
• magnetischer Anker rotiert zwischen den Polen eines Magneten
• Permanentmagnete für kleine Leistungen, sonst Erregerspulen
• Anbringung des Läufers:
– Innen: einfach und billig
– Außen: hohe Rundlaufgüte
– Ring (Glockenläufer): kleine Leistungen, aber niedrige Zeitkonstante und hohe Rundlaufgüte
– Zwischenständer: ausgezeichnete Rundlaufgüte
– Scheibenläufer: geringe Baulänge
• verschiedenste Arten, Erreger und Anker anzusteuern: Neben-, Doppel-, Reihenschluß
• beeinflußt Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie
• Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstrom
8.8.1 Selbstgeführte Motoren
mit mechanischem Kommutator
• Permanentmagnete: für kleine Motoren, hoher Wirkungsgrad
• Seltenerdmagnete für große Motoren (über 10 PS)
• Gehäuse als magnetsicherer Rückschluß
• Kommutator (Stromwender) regelt die Polarität der Spannung abhängig von der Lage des Läufers
• mechanisch: einfach, aber teuer
• Drehzahl hängt vom Antrieb ab
• geringe Lebensdauer, EMV
29