Entwurf und Simulation eines rotatorischen Mikroreluktanzschrittmotors

Abstract:
Für innovative Mikrosysteme, beispielsweise für die Medizintechnik, steigt die Nachfrage nach Antriebslösungen mit kleinen Gesamtabmessungen und genauen Positionierungen. Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 516 "Konstruktion und Fertigung aktiver Mikrosysteme" wurde ein rotatorischer Mikroreluktanzschrittmotor entworfen, der mit dünnfilmtechnischen Fertigungsverfahren hergestellt wird. Der Rotor des Mikroreluktanzschrittmotors ist ein Außenläufer, der direkt als Bestandteil eines Getriebes verwendet werden kann. Genaue Positionierungen sind mit entsprechend kleiner Zahnteilung des Mikroreluktanzschrittmotors auch ohne positionsrückführende Sensorsysteme und aufwendige leistungselektronische Ansteuerung möglich. Im Gegensatz zu makroskopischen Systemen müssen beim Entwurf mikroskopischer Systeme besondere Designregeln beachtet werden. Die magnetischen Materialeigenschaften dünnfilmtechnisch hergestellter Strukturen sind abhängig von der weichmagnetischen Legierung, der Geometrie und den zur Verfügung stehenden Fertigungsverfahren wie Galvanik oder Gasflussputtern und erlauben keine einfache Projizierung makroskopischer Motorausführungen auf die mikroskopische Ebene. Im Entwicklungszeitraum des vorgestellten Mikromotors konnten u.a. neue Erkenntnisse über die weichmagnetischen Eigenschaften der verwendeten NiFe-Legierung gewonnen werden.