Entwurfsmethodik für applikationsspezifische Lineardirektantriebe kleiner Leistung

Lineardirektantriebe etablieren sich schon seit Jahrzehnte in der Technik. Ihr bekanntester Vertreter ist der Tauchspulen-Motor der bereits 1860 von Antonio Meucci in einem Vorgänger des heutigen Telefonlautsprechers zur Akustiksignalerzeugung integriert wurde.
Die bestehende Entwurfsmethodik für applikationsspezifische Lineardirektantriebe konnte mit den Inhalten dieser Arbeit deutlich verbessert werden, speziell hinsichtlich der hierfür benötigten Entwicklungszeit. Um die Unsicherheit zu verringern, entstand die optimierte Dimensionierung. Der grobe Ablauf startet mit der Anforderungsliste, wie bisherige, konventionelle Methoden. Hierauf folgt jedoch die Struktursynthese anhand von Optimumhüllkurven. Sie beschreiben für unterschiedliche lineare Antriebskonzepte die realisierbare Schubkraft, Anzugszeit oder kinetische Energie über die Außenoberfläche, anhand derer eine Abschätzung der Baugröße und eine grobe Favorisierung einiger Varianten möglich ist. Anschließend folgt die automatisierte Dimensionierung zur Bestimmung der idealen Geometrieparameter der verbleibenden Bauformen auf deren Basis der Entwickler die endgültige Auswahl treffen kann. Der bestgeeignete Antrieb kann im Anschluss mit den ermittelten Daten konstruiert und als Prototyp aufgebaut werden.
Zur Verifikation der entwickelten Software wurden sowohl Finite-Elemente-Analysen als auch acht Prototypen eingesetzt.