Software: SimX - Nadelantrieb - Wirkprinzip - Zielstellung: Unterschied zwischen den Versionen
Aus OptiYummy
Zur Navigation springenZur Suche springen
KKeine Bearbeitungszusammenfassung |
KKeine Bearbeitungszusammenfassung |
||
| (9 dazwischenliegende Versionen von 2 Benutzern werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 1: | Zeile 1: | ||
[[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip| | [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip|↑]] <div align="center"> [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_Aufgabe|←]] [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_Nadel|→]] </div> | ||
<div align="center">'''Zielstellung der 1.Etappe:'''</div> | <div align="center">'''Zielstellung der 1.Etappe:'''</div> | ||
<div align="center">[[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_magnetantrieb-zielstellung.gif]]</div> | <div align="center">[[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_magnetantrieb-zielstellung.gif|.]]</div> | ||
Die Idee, als elektro-mechanischen Wandler einen Elektromagneten einzusetzen, ist sicher nahe liegend. Allerdings sind die Anforderungen an die Arbeitsgeschwindigkeit recht hoch! Deshalb ist es fraglich, ob ein E-Magnet überhaupt in der Lage ist, einen Prägezyklus innerhalb von '''3,6 ms''' auszuführen: | |||
* Die Querschnittsfläche des Ankers im Luftspalt ist zusammen mit der magnetischen Sättigung des Eisens bei hoher Flussdichte verantwortlich für die maximal mögliche Magnetkraft. Bei Vernachlässigung von Streuflüssen gilt näherungsweise:<div align="center">[[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_formel_magnetkraft.gif|.]]</div> | |||
Die Idee, als elektro-mechanischen Wandler einen Elektromagneten einzusetzen, ist sicher nahe liegend. Allerdings sind die Anforderungen an die Arbeitsgeschwindigkeit recht hoch! Deshalb ist es fraglich, ob ein E-Magnet überhaupt in der Lage ist, einen Prägezyklus innerhalb von 3, | |||
* Die Querschnittsfläche des Ankers im Luftspalt ist zusammen mit der magnetischen Sättigung des Eisens bei hoher Flussdichte verantwortlich für die maximal mögliche Magnetkraft. Bei Vernachlässigung von Streuflüssen gilt näherungsweise:<div align="center">[[Bild:Software_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_formel_magnetkraft.gif]]</div> | |||
* Normales Weicheisen erreicht den Sättigungsbereich für die magnetische Flussdichte ungefähr bei '''Bmax=1,2 T'''. Viel höher sollte man den Magnetkreis nicht aussteuern! | * Normales Weicheisen erreicht den Sättigungsbereich für die magnetische Flussdichte ungefähr bei '''Bmax=1,2 T'''. Viel höher sollte man den Magnetkreis nicht aussteuern! | ||
* Man kann zwar durch Vergrößern des Ankerdurchmessers '''d''' "beliebig" große Kräfte (F~d²) erzeugen, aber gleichzeitig erhöht sich auch die zu beschleunigende Ankermasse (m~d³), wenn man von einer Konstanz der Ankerproportionen ausgeht (Länge~d). | * Man kann zwar durch Vergrößern des Ankerdurchmessers '''d''' "beliebig" große Kräfte ('''F~d²''') erzeugen, aber gleichzeitig erhöht sich auch die zu beschleunigende Ankermasse ('''m~d³'''), wenn man von einer Konstanz der Ankerproportionen ausgeht ('''Länge~d'''). | ||
* Durch Miniaturisierung wird der Anker eines E-Magnet zwar schneller beschleunigt, allerdings reduzieren sich damit auch die möglichen statischen Kräfte an der Wirkstelle. | * Durch Miniaturisierung wird der Anker eines E-Magnet zwar schneller beschleunigt, allerdings reduzieren sich damit auch die möglichen statischen Kräfte an der Wirkstelle. Um das Papier zu prägen, ist jedoch eine Mindestkraft (bzw. minimale Umform-Energie) erforderlich. | ||
* Wahrscheinlich existiert für eine vorgegebene Wirkstelle jeweils eine Grenze für die minimal mögliche Zykluszeit, die prinzipiell mit einem E-Magneten nicht unterschritten werden kann! | * Wahrscheinlich existiert für eine vorgegebene Wirkstelle jeweils eine Grenze für die minimal mögliche Zykluszeit, die prinzipiell mit einem E-Magneten nicht unterschritten werden kann! | ||
Um eine Entscheidung zu treffen, ob ein E-Magnet überhaupt als Aktor für den zu konstruierenden Antrieb geeignet ist, sollte ermittelt werden, wie schnell ein E-Magnet unter diesen Bedingungen prinzipbedingt arbeiten kann. Dafür kann man die numerische Optimierung nutzen, wenn man zuvor geeignete numerische Modelle des Antriebs entwickelt.<br> | |||
Um eine Entscheidung zu treffen, ob ein E-Magnet überhaupt als Aktor für den zu konstruierenden Antrieb geeignet ist, sollte ermittelt werden, wie schnell ein E-Magnet unter diesen Bedingungen prinzipbedingt arbeiten kann. Dafür kann man die numerische Optimierung nutzen, wenn man zuvor geeignete numerische Modelle des Antriebs entwickelt. | '''Hinweis:'''<br>Man kann die Geometrie des E-Magneten nicht unabhängig von den anderen Komponenten des Antriebs optimieren. Jede Veränderung am E-Magneten erfordert zumindest eine Anpassung der Rückholfeder und der Einschaltzeit des Magneten!<div align="center"> [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_Aufgabe|←]] [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_Nadel|→]] </div> | ||
'''Hinweis:''' | |||
Man kann | |||
<div align="center"> [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Wirkprinzip_-_Aufgabe| | |||
Aktuelle Version vom 25. Februar 2024, 14:33 Uhr
Zielstellung der 1.Etappe:
Die Idee, als elektro-mechanischen Wandler einen Elektromagneten einzusetzen, ist sicher nahe liegend. Allerdings sind die Anforderungen an die Arbeitsgeschwindigkeit recht hoch! Deshalb ist es fraglich, ob ein E-Magnet überhaupt in der Lage ist, einen Prägezyklus innerhalb von 3,6 ms auszuführen:
- Die Querschnittsfläche des Ankers im Luftspalt ist zusammen mit der magnetischen Sättigung des Eisens bei hoher Flussdichte verantwortlich für die maximal mögliche Magnetkraft. Bei Vernachlässigung von Streuflüssen gilt näherungsweise:
- Normales Weicheisen erreicht den Sättigungsbereich für die magnetische Flussdichte ungefähr bei Bmax=1,2 T. Viel höher sollte man den Magnetkreis nicht aussteuern!
- Man kann zwar durch Vergrößern des Ankerdurchmessers d "beliebig" große Kräfte (F~d²) erzeugen, aber gleichzeitig erhöht sich auch die zu beschleunigende Ankermasse (m~d³), wenn man von einer Konstanz der Ankerproportionen ausgeht (Länge~d).
- Durch Miniaturisierung wird der Anker eines E-Magnet zwar schneller beschleunigt, allerdings reduzieren sich damit auch die möglichen statischen Kräfte an der Wirkstelle. Um das Papier zu prägen, ist jedoch eine Mindestkraft (bzw. minimale Umform-Energie) erforderlich.
- Wahrscheinlich existiert für eine vorgegebene Wirkstelle jeweils eine Grenze für die minimal mögliche Zykluszeit, die prinzipiell mit einem E-Magneten nicht unterschritten werden kann!
Um eine Entscheidung zu treffen, ob ein E-Magnet überhaupt als Aktor für den zu konstruierenden Antrieb geeignet ist, sollte ermittelt werden, wie schnell ein E-Magnet unter diesen Bedingungen prinzipbedingt arbeiten kann. Dafür kann man die numerische Optimierung nutzen, wenn man zuvor geeignete numerische Modelle des Antriebs entwickelt.
Hinweis:
Man kann die Geometrie des E-Magneten nicht unabhängig von den anderen Komponenten des Antriebs optimieren. Jede Veränderung am E-Magneten erfordert zumindest eine Anpassung der Rückholfeder und der Einschaltzeit des Magneten!
