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Elektromagnetischer Planarantrieb mit piezoelektrisch angeregter Ultraschall-Levitation

Bearbeitung:IAL, IDS
Laufzeit:2011 - 2014
Förderung durch:DFG in Beantragung
Bild Elektromagnetischer Planarantrieb
mit piezoelektrisch angeregter Ultraschall-Levitation Bild Elektromagnetischer Planarantrieb
mit piezoelektrisch angeregter Ultraschall-Levitation

Bild Elektromagnetischer Planarantrieb
mit piezoelektrisch angeregter Ultraschall-Levitation

Der vorgestellte Planarantrieb vereint die Vorteile der Ultraschall-Levitation mit denen elektromagnetischer Direktantriebe. Klassische elektromagnetische Planardirektantriebe zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Dynamik aus. Hierbei wirken sich allerdings die Führung bzw. Lagerung des Läufers und von dessen Zuleitungen negativ auf die erreichbare Güte bzw. Dynamik der Regelung und die Baugröße des Systems aus. Weiterhin wird durch die Lagerung eingeschränkt, in welcher Umgebung das Antriebssystem eingesetzt werden kann. Im Fall einer Luftlagerung wird z.B. eine entsprechende Luftdruckversorgung benötigt. Durch die Lagerung mit Ultraschall-Levitation wird dieser Nachteil überwunden, da neben der ohnehin vorhandenen elektrischen Energieversorgung keine weiteren Betriebsmedien
benötigt werden. Bei dem vorgeschlagenen Planardirektantrieb handelt es sich um einen permanentmagneterregten Synchronmotor, dessen Permanentmagnete in den Läufer integriert werden. Der Ständer besteht aus einer Siliziumscheibe, die durch piezoelektrische Ultraschallanregung in Schwingungen versetzt wird und dadurch den Läufer levitiert. Die Tragkraft der dadurch erzielten Ultraschall-Levitation ist mit klassischen Luftlagern vergleichbar. Die Wicklungen zum Vortrieb des Läufers werden in die Siliziumscheibe eingebettet. Das vorgeschlagene Konzept erlaubt zusätzlich eine Miniaturisierung des Gesamtsystems. Bei entsprechender Energieversorgung ist der Planardirektantrieb autark einsetzbar. Für den Planarantrieb wird ein Arbeitsbereich von ca. 50 mm x 50 mm angestrebt.

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