Konzeption, Ansteuerung und Eigenschaften schneller piezoelektrischer Trägheitsmotoren (bibtex)
by Matthias Hunstig
Abstract:
Piezoelektrische Trägheitsmotoren nutzen die Trägheit einer bewegten Masse, um diese über einen ununterbrochenen Reibkontakt schrittweise zu bewegen. Wegen ihres einfachen Aufbaus und ihrer guten Miniaturisierbarkeit werden diese Motoren zunehmend in Konsumgütern eingesetzt. Die Geschwindigkeit ist eine wichtige Motorkenngröße, eine allgemeingültige Analyse des Motorprinzips existiert jedoch bisher nicht.Nach einer Definition von Trägheitsmotoren werden anhand eines Modells eines translatorischen piezoelektrischen Trägheitsmotors verschiedene idealisierte Anregungssignale hergeleitet. Eine Analyse des Motorverhaltens zeigt, dass der verbreitete Betrieb von Trägheitsmotoren mit Haft- und Gleitphasen für das Erreichen hoher Geschwindigkeiten ungeeignet ist. Aus den idealisierten Signalen für den schnellen dauergleitenden Betrieb werden frequenzbeschränkte Signale für den Betrieb mit realen Aktoren abgeleitet. Das Verhalten bei Anregung mit diesen Signalen wird bezüglich Geschwindigkeit, Effizienz, Haltbarkeit und Kraft verglichen. Zudem wird ein Verfahren beschrieben, mit dem die Bewegung hochfrequent angeregter Trägheitsmotoren periodenweise berechnet und wichtige Motorkenngrößen direkt berechnet werden können. Zur Validierung der theoretischen Ergebnisse wird ein Versuchsmotor aufgebaut und mit unterschiedlichen Signalen angeregt, es zeigt sich eine gute Übereinstimmung zwischen Messung und Modell. Die Ergebnisse dieser Arbeit geben wertvolle Einblicke in die Funktion schneller Trägheitsmotoren und sind nützlich für ihre weitere Entwicklung und die Erweiterung ihres Einsatzbereichs.
Reference:
Hunstig, M.: Konzeption, Ansteuerung und Eigenschaften schneller piezoelektrischer Trägheitsmotoren. Dissertation, Universität Paderborn, 2014.
Bibtex Entry:
@PHDTHESIS{Hunstig2014,
  author = {Hunstig, Matthias},
  title = {Konzeption, Ansteuerung und Eigenschaften schneller piezoelektrischer
	Tr{\"a}gheitsmotoren},
  school = {Universit{\"a}t Paderborn},
  year = {2014},
  type = {Dissertation},
  abstract = {Piezoelektrische Tr{\"a}gheitsmotoren nutzen die Tr{\"a}gheit einer
	bewegten Masse, um diese {\"u}ber einen ununterbrochenen Reibkontakt
	schrittweise zu bewegen. Wegen ihres einfachen Aufbaus und ihrer
	guten Miniaturisierbarkeit werden diese Motoren zunehmend in Konsumg{\"u}tern
	eingesetzt. Die Geschwindigkeit ist eine wichtige Motorkenngr{\"o}{\ss}e,
	eine allgemeing{\"u}ltige Analyse des Motorprinzips existiert jedoch
	bisher nicht.Nach einer Definition von Tr{\"a}gheitsmotoren werden
	anhand eines Modells eines translatorischen piezoelektrischen Tr{\"a}gheitsmotors
	verschiedene idealisierte Anregungssignale hergeleitet. Eine Analyse
	des Motorverhaltens zeigt, dass der verbreitete Betrieb von Tr{\"a}gheitsmotoren
	mit Haft- und Gleitphasen f{\"u}r das Erreichen hoher Geschwindigkeiten
	ungeeignet ist. Aus den idealisierten Signalen f{\"u}r den schnellen
	dauergleitenden Betrieb werden frequenzbeschr{\"a}nkte Signale f{\"u}r
	den Betrieb mit realen Aktoren abgeleitet. Das Verhalten bei Anregung
	mit diesen Signalen wird bez{\"u}glich Geschwindigkeit, Effizienz,
	Haltbarkeit und Kraft verglichen. Zudem wird ein Verfahren beschrieben,
	mit dem die Bewegung hochfrequent angeregter Tr{\"a}gheitsmotoren
	periodenweise berechnet und wichtige Motorkenngr{\"o}{\ss}en direkt
	berechnet werden k{\"o}nnen. Zur Validierung der theoretischen Ergebnisse
	wird ein Versuchsmotor aufgebaut und mit unterschiedlichen Signalen
	angeregt, es zeigt sich eine gute {\"U}bereinstimmung zwischen Messung
	und Modell. Die Ergebnisse dieser Arbeit geben wertvolle Einblicke
	in die Funktion schneller Tr{\"a}gheitsmotoren und sind n{\"u}tzlich
	f{\"u}r ihre weitere Entwicklung und die Erweiterung ihres Einsatzbereichs.},
  bdsk-url-1 = {http://digital.ub.uni-paderborn.de/ubpb/urn/urn:nbn:de:hbz:466:2-14682},
  file = {Hunstig2014.pdf:Hunstig2014.pdf:PDF},
  keywords = {Tr{\"a}gheitsmotor; Piezomotor; Stick-Slip; Motor},
  timestamp = {2014.01.09},
  url = {http://digital.ub.uni-paderborn.de/ubpb/urn/urn:nbn:de:hbz:466:2-14682}
}