Entwicklung eines Energy-Harvesting Moduls für sensorintegrierende Zahnkranzkupplungen
Diplomarbeitsaufgabenstellung
In den letzten Jahren wurde die Integration von Sensorik in standardisierte Maschinenelementen stark vorangetrieben. Eine wesentliche Herausforderung bei der Entwicklung eines solchen mechatronischen Systems ist der energieautarke Betrieb. Elastische Kupplungen wie die Zahnkranzkupplung bieten dabei als sensorintegriertes Maschinenelement ein enormes Potenzial für die qualitative Messdatenerfassung, siehe Abbildung 1. Sie befinden sich direkt im Lastfluss und können somit Größen wie Drehmoment, Drehzahl und Temperatur erfassen. Ziel dieser Arbeit ist die methodische Erstellung eines Energy-Harvesting Konzeptes für eine Zahnkranzkupplung. Die vom Prozess entnommene Energie soll so den energieautarken Betrieb der sensorintegrierenden Kupplung ermöglichen. Aufbauend auf eine ganzheitliche Literaturrecherche mit den Schwerpunkten (i) physikalische Wirkprinzipien von Energy-Harvesting, (ii) Verhältnis von Leistung zu vorhandenen Bauraum in der Kupplung und (iii) Umsetzbarkeit, ist eine geeignete Energy-Harvesting Methode aus zuwählen. Dabei sind die in der Kupplung herrschenden Bedingungen wie beispielsweise erhöhte Temperaturen und Schwingungen einzubeziehen. Die ausgewählte Methode ist anschließend in Form eines Prototyps mit den relevanten Teilaspekten des Energy-Harvesting bis zur Einspeisung in einen Akkumulator umzusetzen. Ebenso ist eine modelltechnische Abschätzung der Leistungsbereitstellung durchzuführen.
Die Bearbeitung der Arbeit erfolgt in Kooperation der beiden Lehrstühle Professur für Mechanik multifunktionaler Strukturen sowie Professur für Maschinenelemente.
Zahnkranzkupplung
Betreuer: Dipl.-Ing. Johannes Menning /Dipl.-Ing. Arthur Ewert
Tel.: +49 (351) 463-39171
Mail: johannes.menning@tu-dresden.de