Entwurf und Fertigung eines elektromagnetischen Normalkraftaktors in hybrider Bauform für taktile Displays

Abstract:
Der hier vorgestellte elektromagnetische Aktor ist für den Einsatz in einem taktilen Display entwickelt worden, mit dem mit einem Stift sowohl Normalkräfte (elektromagnetischer Antrieb) als auch Scherkräfte (piezoelektrischer Biegeaktor) erzeugt werden können. Elektromagnetische Mikroaktoren für den Einsatz in taktilen Displays müssen trotz hoher Aktordichte den Kraftanforderungen genügen, die an ein solches Display gestellt werden. Da die Leistungsfähigkeit magnetischer Aktoren volumenabhängig ist, beruht das in dieser Arbeit vorgestellte Konzept auf einem hybriden Ansatz, der mikrotechnische mit feinwerktechnischen Fertigungsverfahren kombiniert. Auf diese Weise werden eine hohe Aktorendichte in der XY-Ebene (2,4 mm Pin – Abstand), und hohe Flussdichten sowie hohe Kräfte (bis zu 300 mN) bei geringer Energiedissipation durch die Ausnutzung des Bauraumes in der Z-Achse erreicht. Die feinwerktechnischen Fertigungsmethoden ermöglichen eine Dimensionierung des Aktuators in der Z-Richtung im Zentimeterbereich. Hieraus resultiert das große Volumen des Spulenraumes und die hohe Leistungsfähigkeit bei einem eingeprägten Strom von 90 mA.