Software: SimX - Nadelantrieb - Aktordynamik - Anforderungen
Aus OptiYummy
Zur Navigation springenZur Suche springen
Anforderungen an das Modell
In der vorherigen Bearbeitungsetappe wurde die grundsätzliche Eignung des Antriebprinzips zum Erfüllen der geforderten Funktion geklärt:
- Unsere Erkenntnisse basieren bisher auf einem sehr vereinfachtem Modell des Elektromagneten:
- Die maximal mögliche Magnetkraft im Luftspalt wird von der maximal möglichen Flussdichte und der Querschnittsfläche des beweglichen Magnetankers bestimmt:
- Nach dem Einschalten des Magneten beginnt die Magnetkraft bei Null und sie kann vor dem Abschalten Fmax erreichen.
- Die Magnetkraft steigt (näherungsweise) linear an.
- Es wurde ein Verhaltensmodell des Aktors in Form einer Kraftkennlinie (Dreiecksimpuls) realisiert:
- Wir wissen, dass in einem Elektromagneten vielfältige physikalische Effekte wirken, die wichtigsten davon sind:
- Das Magnetfeld und damit der magnetische Fluss durch den Arbeitsluftspalt wird durch eine stromdurchflossene Spule erzeugt.
- Die Permeabilität µ des Eisenwerkstoffs ist abhängig von der aktuellen Flussdichte B: Deshalb ist die Stärke des Magnetfeldes nicht proportional zum elektrischen Strom:
- Die Bewegung des Ankers bewirkt eine Induktionsspannung in der Spule. Der elektro-mechanische Wandler ist somit nicht rückwirkungsfrei!
- Die Spule erwärmt sich infolge des elektrischen Stroms.
- Der ohmsche Widerstand des Spulendrahtes erhöht sich mit steigender Temperatur.
- Wir müssen annehmen, dass sich der reale Elektromagnet durch die wirkende "Physik" anders verhält als unser vereinfachtes Verhaltensmodell:
- Die Kraft wird sicher nicht zeitlich linear ansteigen. Daraus resultiert eine veränderte Anzugszeit für den Magneten.
- Da sich die Magnetkraft nach dem Abschalten nicht schlagartig abbaut, verzögert sich der Abfallvorgang.
- Die Erwärmung der Spule könnte zu thermischen Problemen führen, welche die angestrebte Zykluszeit verhindern.