Software: SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Konstruktionsparameter

↑

← →

Optimale konstruktive Parameter

In der vorherigen Etappe wurden günstige Werte für die Windungszahl w_Spule und den ohmschen Widerstand R_Spule der Spule ermittelt:

• w_Spule kann problemlos als konstruktiver Basis-Parameter benutzt werden, indem wir diesen Wert vorgeben.
• R_Spule ergibt sich jedoch erst aus der vorgegebenen Windungszahl in Abhängigkeit vom verwendeten Spulendraht, den Abmessungen der Spule und auch der aktuellen Spulentemperatur. Es handelt sich dann um einen "konzentrierten Parameter" des "idealisierten elektromagnetischen Wandler-Elements" aus der SimulationX-Bibliothek.
• Hinweis: Es hat sich bei der Modellbildung als günstig erwiesen, den Spulenwiderstand für 20°C als konstruktiven Basis-Parameter bei der Suche nach einer optimalen Lösung zu benutzen. Die anderen konstruktiven Größen müssen dann im Modell in Abhängigkeit vom vorgegebenen Spulenwiderstand berechnet werden!
• Für die Fertigung eines Funktionsmusters genügt die Ermittlung der Grobgeometrie. Dafür werden folgende Werte laut obiger Skizze definiert:

L_Magnet  (Magnet-Länge)
d_Magnet  (Magnet-Durchmesser) 
d_Anker   (Anker-Durchmesser) 
L_Anker   (Anker-Länge)
L_Kern    (Kern-Länge)
SpulWand  (Spulenkörper-Wand 0.3mm)
Wand      (Topf-Wandstärke) 
Deckel    (Deckel-Dicke)
h_Wickel  (Wickel-Höhe)
L_Wickel  (Wickel-Länge)
d_Draht   (Draht-Durchmesser) 
w_Spule   (Windungszahl)
k_Wickel  (Wickelfaktor 0.8)

Zusätzlich benötigt man die Werte für folgende Funktionselemente:

s0_Feder  (Vorspannweg der Feder)
k_Feder   (Elastizitätskonstante) 
R_Schutz  (Schutzbeschaltung der Spule)

Es sind optimale Nennwerte für die konstruktiven Kenngrößen des Modells unter Berücksichtigung folgender Anforderungen zu bestimmen:

• Der Antrieb soll damit möglichst schnell sein.
• Der Magnet muss in den vorgesehenen zylindrischen Bauraum passen (30 mm x ∅20 mm).
• Die Spule darf nicht zu heiß werden.
• Die Spitzenwerte von Spulenstrom und -spannung dürfen nicht zu groß werden.
  ← →