Aktoren: Grundlagen und Anwendungen

1 Einführung.- 1.1 Definition des Aktors.- 1.2 Aktor und Normung.- 1.3 Aktor als Systemkomponente.- 1.4 Mechatronik und Mikrosystemtechnik.- 1.5 Aktor-Schnittstellen.- 1.6 Aktoren in Echtzeit-Umgebung.- 2 Elektronische Aktoren.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Leistungsdioden.- 2.2.1 Ausführungsformen der Leistungsdioden.- 2.2.2 Dynamische Eigenschaften der Leistungsdioden.- 2.2.3 Beispiele für typische Leistungsdioden.- 2.3 Bipolare Leistungstransistoren.- 2.3.1 Grundstruktur und Stromführungsmechanismus.- 2.3.2 Schaltvorgänge und dynamische Verluste.- 2.3.3 Kritische Betriebszustände, sicherer Arbeitsbereich, praktisch ausnutzbare Sperrspannung.- 2.3.4 Darlington-Transistoren.- 2.3.5 Kaskoden.- 2.3.6 Typische Beispiele.- 2.4 Leistungs-Feldeffekt-Transistoren.- 2.4.1 Hochspannungs- und Leistungs-MOSFETs.- 2.4.2 Durchlaßverhalten.- 2.4.3 Ansteuerung und dynamische Eigenschaften.- 2.4.4 Thermisches Verhalten und Überlastfestigkeit.- 2.4.5 Die eingebaute Rückwärtsdiode.- 2.4.6 Typische Beispiele.- 2.5 Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT).- 2.5.1 Grundstruktur.- 2.5.2 Thermisches Verhalten und kritische Betriebsfälle.- 2.5.3 Einige Produktbeispiele.- 2.6 Thyristoren und GTOs.- 2.6.1 Konventionelle Thyristoren.- 2.6.2 Gate-Turn-Off-Thyristoren.- 2.7 Weitere abschaltbare Leistungsbauelemente.- 2.7.1 Static Induction Transistor (SIT).- 2.7.2 Field Controlled Thyristor (FCT).- 2.8 Einsatzschwerpunkte der verschiedenen Bauelemente.- 2.9 Integrierte Leistungsmodule und Smart-Power-Module.- 2.9.1 Technologien und Grundbausteine der monolithischen Hochspannungsintegration.- 2.9.2 Hybride Leistungsintegration.- 2.10 Simulation von Leistungsbauelementen.- 2.11 Anwendungsbeispiele.- 2.11.1 Schematische Einteilung.- 2.11.2 Leistungstransistoren als Emitterfolger.- 2.11.3 Einfache Wechselstromsteller.- 2.11.4 Gesteuerte Gleichrichter.- 2.11.5 Der Gleichstromsteller (Chopper).- 2.11.6 Selbstgeführter Wechselrichter.- 2.12 Entwicklungstendenzen.- 3 Elektromagnetische Aktoren.- 3.1 Einleitung.- 3.1.1 Definition des elektromagnetischen Aktors, Normen.- 3.1.2 Antriebsübersicht.- 3.1.3 Grundsätzliche Konstruktionsmöglichkeiten.- 3.2 Selbstgeführte Motoren mit mechanischem Kommutator.- 3.2.1 Allgemeines.- 3.2.2 Gleichstrom-Kommutatormotoren.- 3.2.3 Wechselstrom-Kommutatormotoren.- 3.3 Selbstgeführte Motoren mit elektronischem Kommutator.- 3.3.1 Elektronikmotor.- 3.3.2 Servomotoren.- 3.3.3 Geschalteter Reluktanzmotor.- 3.4 Fremdgeführte Motoren.- 3.4.1 Asynchronmotoren.- 3.4.2 Synchronmotoren.- 3.4.3 Schrittmotoren.- 3.5 Antriebe mit begrenzter Bewegung.- 3.5.1 Allgemeines.- 3.5.2 Elektromagnet-Prinzip.- 3.5.3 Tauchspul-Prinzip.- 3.6 Steuerungs- und Regelungskonzepte.- 3.6.1 Allgemeines.- 3.6.2 Netzgeführte Stromrichter.- 3.6.3 Gleichstromsteller.- 3.6.4 Wechselstromsteller.- 3.6.5 Stromrichter für Drehfeldmaschinen.- 3.7 Antriebsbeispiele.- 4 Fluidtechnische Aktoren.- 4.1 Einleitung.- 4.2 Fluidtechnische Antriebssysteme.- 4.2.1 Stetige Ventile.- 4.2.2 Unstetige Ventile.- 4.2.3 Fluidtechnische Motoren.- 4.2.4 Sensoren.- 4.2.5 Regelungskonzepte.- 4.2.6 Der fluidtechnische Antrieb als Subsystem.- 4.2.7 Vergleich zwischen fluidtechnischen und elektromagnetischen Aktoren.- 4.3 Anwendungsbeispiele.- 4.3.1 Automatische Blockierverhinderungssysteme.- 4.3.2 Servopneumatische Linearantriebe für Handhabungsaufgaben.- 4.3.3 Pneumatische Greifer.- 4.3.4 Bewegungssimulatoren.- 4.3.5 Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine.- 4.3.6 Einsatzgebiete und Einsatzbedingungen der Theaterhydraulik.- 5 Unkonventionelle Aktoren.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Thermobimetalle.- 5.2.1 Physikalischer Effekt.- 5.2.2 Technische Realisierung.- 5.2.3 Anwendungsbeispiel.- 5.3 Memory-Legierungen.- 5.3.1 Physikalischer Effekt.- 5.3.2 Technische Realisierung.- 5.3.3 Anwendungsbeispiele.- 5.3.4 Entwicklungstendenzen.- 5.4 Dehnstoff-Elemente.- 5.4.1 Physikalischer Effekt.- 5.4.2 Technische Realisierung.- 5.4.3 Anwendungsbeispiele.- 5.5 Elektrochemischer Aktor.- 5.5.1 Elektrochemische Reaktionen.- 5.5.2 Technische Ausführung.- 5.5.3 Anwendungsbeispiele.- 5.5.4 Entwicklungstendenzen.- 5.6 Elektrorheologische Flüssigkeiten.- 5.6.1 Physikalischer Effekt.- 5.6.2 Technische Realisierung.- 5.6.3 Anwendungsbeispiele.- 5.6.4 Entwicklungstendenzen.- 5.7 Piezoelektrische Aktoren.- 5.7.1 Physikalischer Effekt.- 5.7.2 Technische Realisierung.- 5.7.3 Anwendungsbeispiele.- 5.7.4 Entwicklungstendenzen.- 5.8 Magnetostriktive Aktoren.- 5.8.1 Physikalischer Effekt.- 5.8.2 Technische Realisierung.- 5.8.3 Anwendungsbeispiele.- 5.8.4 Entwicklungstendenzen.- 5.9 Mikroaktoren.- 5.9.1 Prinzip.- 5.9.2 Technische Realisierung.- 5.9.3 Anwendungsbeispiele.- 5.9.4 Entwicklungstendenzen.