Linearmagnete (Hubmagnete)

Hubmagnet

MAGNETbasics.de - Hubmagnete, Linearmagnete, Rotationsmagnete, Klappankermangete,
Haftmagnete, Elektromagnete, Spezialmagnete und andere ("Solenoids")

Über die Konstruktion lassen sich besondere Eigenschaften erzeugen:

• nicht stabil
• monostabil
• bistabil
   
• monodirektional
• bidirektional
   
• arretierend

Linearmagnete bestehen aus einem Gehäuse, einer Hohlspule, einem Tauchkernlager und einem Tauchkern. Im Gegensatz zur üblichen Bauweise eines Elektromagneten ist der Kern lose, d.h. in zwei Richtungen (linear) beweglich.

Die Kraftwirkung erzeugen Hubmagnete dadurch, dass ein elektrisch erzeugtes Magnetfeld den (losen) Tauchkern in das Lager hineinzieht oder herausdrückt.

Grundsätzlich können Hubmagnete nur ziehen. Über konstruktive Änderungen können Hubmagnete unterschiedliche Eigenschaften erhalten. Konstruktive Änderungen sind z.B.:

• Verlängerung des Tauchkerns

• Einbau von Permanentmagneten

• Zweiteilung der Spule

Übliche Gehäuseformen sind

• offen: Blechbügel (siehe Blechbügelmagnete)
• geschlossen: Zylinder und andere (siehe Zylindermagnete)
• trafoartig: Blechpakete (siehe Lamellenmagnete)

Lager und Tauchkern sollten möglichst reibungs- und spielfrei sein:

• geringer Kraftverlust (durch Reibung)

• geringer Kraftverlust (Luftspalte stellen hohe Widerstände für Magnetfelder dar)

• geringer Verschleiß

Typische Qualitätskriterien sind:

• Wirkungsgrad
• Verschleiß (Anzahl möglicher Hubwege)
• Korrosionsfestigkeit
• Robustheit gegenüber Staub und Flüssigkeiten
• Erwärmung

Übersichtlich wäre, wenn eine bestimmte Änderung nur eine bestimmte Auswirkung hätte. Dann wäre der Hubmagnet mit dieser speziellen Eigenschaft eindeutig zu bezeichnen. Dem ist aber nicht so.

Beispiel bidirektionale Magnete: Bidirektionalität läßt sich auf zweierlei Weise erreichen. Beide Wege ergeben Hubmagnete, die eine gesteuerte Vor- und Zurückbewegung erzeugen. Trotzdem gibt es Abweichungen im Verhalten: die einen sind bistabil und bidirektional, die anderen "nur" bidirektional.

Nicht einfacher wird es durch uneinheitliches Verständnis bei den verschiedenen Herstellern / Distributoren. So wird gern auch ein monostabiler Hubmagnet als bistabil bezeichnet, nur weil eine Feder den Tauchkern im ausgefahrenen Zustand hält. Tatsächlich handelt es sich aber damit um eine mehr oder minder unsichere Positionshaltung.  Wirklich bistabil ist das Verhalten solcher Hubmagnete selten. Und schon gar nicht bidirektional.

Folgende Übersicht mag etwas Klarheit verschaffen:
 

Verschlußmechanismen:

• Lenkradschlösser
• Türen-/Klappenverschlüsse
• Geldkarteneinschübe (Einschubsperre, wenn Karte verkehrt herum eingesteckt wird)

Bewegungsmechanismen:

• Schreibmaschinen (Anschlag des Typenhebels oder Kugelkopfes)
• Sortieranlagen (z.B. Fließbandsortierung)
• Werkzeugschärfmaschinen (z.B. Sägezahnvorschub)
• Bremssysteme

Und hier ein kleines Schmankerl: ein Hubmagnet als Dribbler in einem Roboter. Verzeihung - dem Roboter, der im Jahr2006 in der Roboter-Fussball-Weltmeisterschaft (RoboCup 2006) den 4. Platz belegt hat! Gratulation dem Team von Herrn Ulrich Wienpahl, Erich-Klauser-Gymnasium, und ein herzliches Dankeschön für die Bereitstellung dieses "intimen" Fotos:

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(c) 2007, Rudolf Tremba