Magnetfluss (gelb)/ magnetic flux (yellow) Components. Bauteile
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- Hartmut Geiger
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1 Mönninghoff Tauchspulenaktoren sind nicht kommutierte Gleichstrom-Linearantriebe mit begrenztem Hub, deren Funktionsweise auf dem physikalischen Prinzip der Lorentzkraft beruht. Eine stromdurchflossene Spule befindet sich in einem Magnetfeld. Die axial entstehende Lorentzkraft kann direkt genutzt werden. Die Tauchspulenaktoren vom Typ 820 sind eine konsequente Weiterentwicklung des Typs 810. Durch die optimierte magnetische Flussführung werden bei annähernd identischen Abmessungen signifikant größere Axialkräfte erzeugt. Die zentral angeordneten, axial magnetisierten Ringmagnete bewirken einen radialen Magnetfluss über den Umfang zweier Polscheiben, welcher sich über die äußere Hülse schließt. Die Wicklungen des in den Luftspalt des Magnetteils eintauchenden Spulenteils werden nur im Bereich der Polscheiben magnetisch durchflutet. Der Kraftverlauf über den gesamten Hubbereich ist konstruktionsbedingt leicht parabelförmig. Mönninghoff voice coil actuators are noncommutated DC linear drives with limited stroke whose function is based on the physical principle of Lorentz force. A current applied coil is arranged in a magnetic field. The axial generated Lorentz force can be used directly. Voice coil actuators of Type 820 are a rigorous further development of Type 810. The axial force increased in comparison with Type 810 because Type 820 has an optimized magnetic flux guidance whereas the outer dimensions remain almost constant. The centrally arranged, axially magnetized annular magnets cause a radial magnetic flux across the circumference of two pole plates that closes via the exterior shell. The winding of the coil assembly that is immersed in the air gap of the magnet body is magnetically permeated only in the area of the pole plates. The force characteristic over the stroke range is slightly parabolic due to the design. Bauteile 1 Spulenteil 2 Boden 3 Hülse 4 Magnet 5 Polscheibe 6 Führungsbolzen 7 Gleitlager 8 O-Ring 9 Sicherungsring 10 Magnetträger Components 1 Coil assembly 2 Bottom 3 Shell 4 Magnet 5 Pole plate 6 Guide pin 7 Plain bearing 8 O-ring 9 Retaining ring 10 Magnet holder Magnetfluss (gelb)/ magnetic flux (yellow) Die Masse des beweglichen Spulenteils wurde im Vergleich zum Typ 810 verringert. In Kombination mit der größeren Axialkraft sind Bewegungsabläufe mit erheblich gesteigerter Dynamik möglich. Um möglichst vielen Anforderungen gerecht werden zu können, gibt es vom Typ 820 drei unterschiedliche Bauformen. Compared to Type 810 the mass of the moving coil decreased. Combined with increased axial forces it is possible to generate motions with higher dynamic. To come up to most requirements there are three different designs of Type 820 voice coils.
2 Bauform 1.1 Design 1.1 Bauform 2.1 Design 2.1 Bauform 3.2 Design 3.2 Spule gelagert Spule mit zwei Wickelfeldern große Axialkraft Spule nicht gelagert Spule mit zwei Wickelfeldern große Axialkraft Spule nicht gelagert Spule mit einem Wickelfeld großer Hub coil with plain bearing coil with two winding sections high axial force coil without plain bearing coil with two winding sections high axial force coil without plain bearing coil with one winding section long stroke Die Auswahl eines geeigneten Tauchspulenaktors hängt vom erforderlichen Bewegungs- bzw. Kraftprofil für den jeweiligen Anwendungsfall ab. Die aus der Anwendung resultierenden Kräfte wie z.b. Beschleunigungskraft, Gewichtskraft oder sonstige Kräfte dürfen in Summe die Nennkraft des Tauchspulenaktors nicht überschreiten. Zusammen mit einem Wegmesssystem und einem Servoregler kann ein Tauchspulenkator als hochdynamischer Positionier- bzw. Schwingantrieb eingesetzt werden. Zur Auswahl eines geeigneten Tauchspulenaktors ist auf unserer Internetseite ein Berechnungs- Tool vorhanden. Sollte allerdings keines unserer Standardprodukte Ihre Anforderungen erfüllen, ist es möglich eine Sonderkonstruktion für Ihre Anwendung zu entwickeln. The choice of a suitable voice coil actuator depends on the required movement profile respectively on the force profile of the application. The resulting forces of the application consisting of acceleration force, weight and further forces may not exceed the nominal force of the voice coil actuator. Combined with a position measuring system and a servo regulator the voice coil actuator could be used as a high dynamic position drive respectively as an oscillating drive. For the selection of a suitable voice coil actuator there is a calculation tool on our homepage. If there is no standard product to come up to your requirements, it is possible to develop a special design for your application.
3 Baugröße / Size 05 Führung / Guidance intern - - Hub / Stroke H [mm] Nennkraft / Nominal Force FN [N] 8,0 8,0 3,9 Strom bei Nennkraft / Current at nominal force IN [A] 2,2 2,2 1,9 Max. Leistung bei Nennkraft / Max. input power at nominal force Pnmax [W] 19,6 19,6 15,2 Elektr. Widerstand bei 20 C / DC resistance at 20 C R20 [Ω] 2,68 2,68 2,79 Elektr. Widerstand bei 150 C / DC resistance at 150 C R150 [Ω] 4,04 4,04 4,21 Thermischer Widerstand / Thermal resistance Rth [ C/W] 6,6 6,6 8,6 Induktivität / Inductance L [mh] 0,34 0,34 0,56 Kraftkonstante / Force constant KFI [N/A] 3,64 3,64 2,05 Induktionskonstante / Back EMF constant Kind [V/(m/s)] 8,45 8,45 4,03 Elektr. Zeitkonstante / Electrical time constant τel [µs] Mech. Zeitkonstante / Mechanical time constant τme [ms] 2,18 2,01 7,42 Masse Spulenteil / Coil mass msp [g] Gesamtmasse / Total mass mges [g] Abmessungen / Dimensions D [mm] D1 [mm] 24,6 24,6 24,6 d1 [mm] d2 [mm] M3 M3 M3 d3 [mm] d4 [mm] M3 M3 M3 L [mm] 42,5 42,5 42,5 l2 [mm] 34,3 34,3 34,3 l3 [mm] l4 [mm]
4 Baugröße / Size 13 Führung / Guidance intern - - Hub / Stroke H [mm] Nennkraft / Nominal Force FN [N] ,5 Strom bei Nennkraft / Current at nominal force IN [A] 3,1 3,1 2,2 Max. Leistung bei Nennkraft / Max. input power at nominal force Pnmax [W] 39,0 39,0 21,6 Elektr. Widerstand bei 20 C / DC resistance at 20 C R20 [Ω] 2,69 2,69 2,96 Elektr. Widerstand bei 150 C / DC resistance at 150 C R150 [Ω] 4,06 4,06 4,47 Thermischer Widerstand / Thermal resistance Rth [ C/W] 3,3 3,3 6,0 Induktivität / Inductance L [mh] 0,58 0,58 0,90 Kraftkonstante / Force constant KFI [N/A] 10,65 10,65 4,03 Induktionskonstante / Back EMF constant Kind [V/(m/s)] 17,25 17,25 10,88 Elektr. Zeitkonstante / Electrical time constant τel [µs] Mech. Zeitkonstante / Mechanical time constant τme [ms] 1,27 1,20 5,26 Masse Spulenteil / Coil mass msp [g] Gesamtmasse / Total mass mges [g] Abmessungen / Dimensions D [mm] D1 [mm] d1 [mm] d2 [mm] M4 M4 M4 d3 [mm] d4 [mm] M4 M4 M4 L [mm] l2 [mm] l3 [mm] 7,5 7,5 7,5 l4 [mm]
5 Baugröße / Size 15 Führung / Guidance integriert ohne ohne Hub / Stroke H [mm] Nennkraft / Nominal Force FN [N] Strom bei Nennkraft / Current at nominal force IN [A] 4,2 4,2 2,6 Max. Leistung bei Nennkraft / Max. input power at nominal force Pnmax [W] 66,3 66,3 28,7 Elektr. Widerstand bei 20 C / DC resistance at 20 C R20 [Ω] 2,49 2,49 2,81 Elektr. Widerstand bei 150 C / DC resistance at 150 C R150 [Ω] 3,76 3,76 4,25 Thermischer Widerstand / Thermal resistance Rth [ C/W] 2,0 2,0 4,5 Induktivität / Inductance L [mh] 0,89 0,89 1,34 Kraftkonstante / Force constant KFI [N/A] 19,52 19,52 10,77 Induktionskonstante / Back EMF constant Kind [V/(m/s)] 25,6 25,6 18,1 Elektr. Zeitkonstante / Electrical time constant τel [µs] 357,4 357,4 476,9 Mech. Zeitkonstante / Mechanical time constant τme [ms] 1,03 0,99 2,88 Masse Spulenteil / Coil mass msp [g] Gesamtmasse / Total mass mges [g] Abmessungen/ Dimensions D [mm] D1 [mm] d1 [mm] d2 [mm] M5 M5 M5 d3 [mm] x210 3x210 3x210 d4 [mm] M5 M5 M5 L [mm] 86,5 86,5 86,5 l2 [mm] l3 [mm] l4 [mm]
6 Baugröße / Size 21 Führung / Guidance integriert ohne ohne Hub / Stroke H [mm] Nennkraft / Nominal Force FN [N] Strom bei Nennkraft / Current at nominal force IN [A] 4,1 4,1 2,1 Max. Leistung bei Nennkraft / Max. input power at nominal force Pnmax [W] 88,8 88,8 39,1 Elektr. Widerstand bei 20 C / DC resistance at 20 C R20 [Ω] 3,5 3,5 5,87 Elektr. Widerstand bei 150 C / DC resistance at 150 C R150 [Ω] 5,28 5,28 39,09 Thermischer Widerstand / Thermal resistance Rth [ C/W] 1,5 1,5 3,6 Induktivität / Inductance L [mh] 1,91 1,91 3,94 Kraftkonstante / Force constant KFI [N/A] 39,76 39,76 26,67 Induktionskonstante / Back EMF constant Kind [V/(m/s)] 29,2 29,2 48,4 Elektr. Zeitkonstante / Electrical time constant τel [µs] Mech. Zeitkonstante / Mechanical time constant τme [ms] 1,27 1,21 2,32 Masse Spulenteil / Coil mass msp [g] Gesamtmasse / Total mass mges [g] Abmessungen/ Dimensions D [mm] D1 [mm] d1 [mm] d2 [mm] M6 M6 M6 d3 [mm] d4 [mm] M6 M6 M6 L [mm] l2 [mm] 98,3 98,3 98,3 l3 [mm] 9,7 9,7 9,7 l4 [mm]
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