Was ist die Magnetkraft?

Der Begriff „Elektromagnetkraft“ bezieht sich auf die Last, die ein Elektromagnet drücken, ziehen oder halten kann, wenn er erregt wird. Die meisten Solenoide sind linear, wobei die Solenoidkraft in einer linearen Bewegung aufgebracht wird. Bei Drehmagneten wird anstelle eines Linearankers ein Drehratschenmechanismus verwendet. Viele verschiedene Faktoren können die Magnetkraft beeinflussen, einschließlich der Spulenkonstruktion, der Höhe des elektrischen Stroms und wie weit sich der Anker jedes Mal bewegen muss, wenn er erregt wird. Erhöhte Temperaturen führen typischerweise zu verringerten Solenoidkräften, ebenso wie erhöhte Hublängen.

Magnetspulen sind elektromechanische Wandler, die elektrische Energie in eine Linear- oder Drehbewegung umwandeln können. Sie bestehen typischerweise aus einer stationären elektromagnetischen Spule und einem beweglichen Metallstück, das als Anker bezeichnet wird. Wenn die elektromagnetische Spule erregt wird, erzeugt sie ein magnetisches Feld, das eine Bewegung des Ankers bewirkt. Die Bewegung des Ankers führt zu der Kraft, die es einem Elektromagneten ermöglicht, ein elektronisches Relais zu aktivieren, ein mechanisches Ventil zu öffnen oder andere ähnliche Arbeiten auszuführen. Magnetspulen sind in allem zu finden, von Einspritzdüsen bis hin zu Flipperautomaten.

Es gibt drei Hauptkraftarten, die ein Elektromagnet erzeugen kann, wenn er erregt wird, obwohl einige Elektromagnete mehr als eine Funktion erfüllen. Die Schubkraft wird erreicht, wenn ein Anker eine Schubstange zwingt, sich auszufahren und eine Last von der Magnetspule wegzubewegen. Das Gegenteil davon ist die Zugkraft, die erreicht wird, wenn ein Anker einfährt und eine Last nach innen zieht. Die Haltekraft ist die dritte Art und ermöglicht es einem Magneten, jeder Bewegung zu widerstehen, wenn eine externe Last zieht oder drückt.

Eine Reihe verschiedener Faktoren können zur Stärke der Kraft beitragen, die ein Elektromagnet erzeugen kann. Das Design der elektromagnetischen Spule ist ein Hauptfaktor, da dies die Größe des elektromagnetischen Felds bestimmt. In gleicher Weise können auch die Größe des Ankers und die Strommenge, die zum Erregen der Spule verwendet wird, einen Einfluss haben. Ein weiterer wichtiger Faktor, der der Magnetkonstruktion innewohnt, ist die Hublänge oder wie weit sich der Anker bewegen muss. Um eine möglichst hohe Magnetkraft zu erreichen, werden Magnete oft mit dem kürzesten realisierbaren Hub ausgelegt.

Es ist auch möglich, dass externe Faktoren wie die Temperatur die Magnetkraft beeinflussen. Höhere Temperaturen sind typischerweise mit einer Verringerung der Magnetkraft verbunden. Da sich auch Magnetspulen erhitzen, wenn sie mit Strom versorgt werden, haben die meisten Geräte eine maximale stabile Temperatur, für die sie ausgelegt sind. Diese Temperatur berücksichtigt typischerweise sowohl die Umgebungstemperatur als auch den mit einer erregten Spule verbundenen Anstieg. Nach Überschreiten dieser stabilen Temperatur kann die Magnetkraft um bis zu 65 % abnehmen.