Was sind Elektromagnete?

Was sind Elektromagnete?

Elektromagnete zählen zu den ausgesprochen simplen Elektrobauteilen, die einen großen Einfluss auf unseren Alltag ausüben. Der Name stammt von dem griechischen Wort „solen“, was so viel bedeutet wie „Rohr“ oder „Kanal“. Die zweite Hälfte stammt von dem griechischen Wort „eidos“, zu Deutsch „Form“. Im Grunde genommen ist ein Elektromagnet also ein Elektrobauteil in der Form eines Rohrs.

Elektromagnete werden in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen eingesetzt und so gibt es sie in einer ganzen Reihe unterschiedlicher Designs. Jedes von ihnen verfügt über seine eigenen, ganz speziellen Eigenschaften, die den Magneten zur idealen Lösung in einer oder mehreren Anwendungen machen.

Die unterschiedlichen Designs der Elektromagnete ändern jedoch nichts an dem grundlegenden Funktionsprinzip. Trotz der vielen verschiedenen Designs basieren Elektromagnete immer auf demselben elektrischen Prinzip; ihre mechanische Energie hingegen wird in den verschiedenen Designs auf unterschiedliche Weise verteilt, sodass sich ihr Anwendungsbereich noch breiter fächert.

Wie funktionieren Elektromagnete? Welches physikalische Prinzip steckt dahinter?

Das Prinzip hinter Elektromagneten hat mit Magnetismus zu tun. Elektrizität und Magnetismus werden von Physikern in Elektromagnetismus zusammengeführt – diese Beziehung ist derart stark, dass eine eigenständige Bezeichnung erforderlich ist. Elektromagnetismus ist eine der vier grundlegenden Kräfte des Universums.

Ein Elektromagnet ist ein sehr einfaches Bauelement. Er besteht im Allgemeinen aus einer Drahtspule, die um einen Metallkern gewickelt ist. Dies erzeugt ein gleichmäßiges magnetisches Feld, sobald ein Strom angelegt wird. Elektrizität wird in Magnetismus umgewandelt und Magnetismus in Elektrizität. Die Folge: Beide Kräfte werden in einer einzigen Kraft gebündelt. Das Interessante an dem gleichmäßigen Feld ist Folgendes: Wäre der Elektromagnet unendlich lang, wäre das magnetische Feld an jeder beliebigen Stelle entlang dieser Komponente gleich.

Jeder, der in irgendeiner Weise mit Magneten zu tun hat, weiß, wie stark diese Kraft sein kann. Bei Elektromagneten kann das dazu führen, dass – mitunter sehr kleine – elektrische Komponenten eine überwältigend hohe Arbeitsleistung erreichen. So kann ein leistungsstarker Elektromagnet zum Beispiel ein Ventil mit einem Ruck schließen, bei dem selbst der stämmigste Klempner Schwierigkeiten hätte, es von Hand zu schließen.

Mit der Änderung der Richtung der mechanischen Kraft eines Elektromagneten können Drehbewegungen und Ähnliches erzielt werden. Dies macht Elektromagnete zu ausgesprochen flexiblen Bauelementen, die die Funktion von so manchen Elektrogeräten des Alltags erst möglich machen. Dieses sehr einfache Bauelement ermöglicht grenzenlose Komplexität.

Wer erfand Elektromagnete?

Erfunden wurde der Elektromagnet von André-Marie Ampère, dessen Name jedem bekannt sein dürfte, der in irgendeiner Form mit Elektrotechnik zu tun hat. Die Einheit der Stromstärke, Ampere, ist nach diesem Herrn benannt. Er war im 19. Jahrhundert aktiv und gilt als einer der wichtigsten Erfinder der frühen Elektrotechnik.

In welchen Anwendungen werden Elektromagnete verwendet?

Elektromagnete verfügen über einen sehr breiten Anwendungsbereich. Elektromagnete werden überall dort eingesetzt, wo die vor- bzw. rückwärts gerichtete Bewegung des Metallkerns in der Mitte des Magneten bei Anlegen eines Stroms von Vorteil sein kann. Dies kann sehr leistungsstarke Auswirkungen haben.

Ein Elektromagnet kann zum Beispiel zur elektrischen Steuerung eines Ventils verwendet werden, indem der Eisenkern die mechanische Kraft auf das Ventil überträgt. Ebenso können sie in bestimmten Türverriegelungsmechanismen eingesetzt werden, die auf einem Elektromagneten basieren und eine ausgesprochen sichere Verriegelung der jeweiligen Tür bieten. Einige dieser Bauelemente kennen Sie bestimmt. Falls Sie jemals durch eine Tür gegangen sind und vor dem Öffnen ein lautes Summen bemerkten, hörten Sie das magnetisch betriebene Schloss jener Türe.

Elektromagnete kommen in vielen verschiedenen Produkten und Geräten zum Einsatz. Sie finden sie in Druckern, in der Einspritzanlage Ihres Autos, in vielen verschiedenen Industrieanlagen und so weiter.

Ein weiterer Vorteil eines Elektromagneten liegt darin, dass die Reaktion dieser Komponente unmittelbar mit Anlegen von Elektrizität erfolgt. Das bedeutet zum Beispiel, dass eine Tür mit elektromagnetisch betriebener Verriegelung in einer Notsituation unmittelbar verschlossen werden kann.

Die ausgesprochen kurze Reaktionszeit ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Bestimmung der zahlreichen Anwendungen von Elektromagneten. Bei sämtlichen praktischen Anwendungen ist die Zeit zwischen dem Anlegen elektrischen Stroms an den Elektromagneten und der Reaktion mit der gewünschten Bewegung des Eisenkerns gleich null. Aus diesem Grund sind Elektromagnete besonders wertvoll für Anwendungen, in denen eine blitzschnelle Reaktion erforderlich ist. Ein elektromagnetisch betriebenes Ventil, das unter bestimmten Bedingungen arbeiten und sich unmittelbar verschließen kann, ist zum Beispiel in einer Situation unabdingbar, in der bestimmte Rohrleitungen heißen Dampf an die Umgebung abgeben und Personen verbrühen können.

Dasselbe gilt für Situationen, in denen etwas geöffnet werden muss. So kann ein Elektromagnet zum Beispiel auf elektrischen Kontakten angebracht werden und unter bestimmten Bedingungen die jeweiligen Kontakt auseinander bringen, damit der Stromfluss unterbrochen wird.

Elektromagnete werden – ähnlich wie Transformatoren, Kondensatoren und weitere grundlegende Elektroteile – in einer unglaublichen Vielfalt verschiedener Anwendungen eingesetzt. Tatsächlich sind die Anwendungen so zahlreich, man könnte gar nicht alle auflisten. Ein Elektromagnet ist eins der grundlegendsten Elektroteile überhaupt und bietet dazu einen weiteren Vorteil, der ihn besonders wertvoll für widrige Bedingungen in der Industrie macht:

Er ist simpel. Für Elektrobauteile ist das eine ungemeine Stärke. Ein gut gebauter Elektromagnet kann Hunderttausende Arbeitszyklen überstehen. Angesichts der Tatsache, dass ein Notventil nur ein- oder zweimal in der ganzen Lebensdauer des jeweiligen Geräts ausgelöst wird, wird deutlich, wie hoch der Wert dieser Bauteile ist. Elektromagnete haben die äußerst ungewöhnliche Eigenschaft, ausgesprochen kritische Funktionen in einem Gerät zu einen, das überaus preisgünstig, außergewöhnlich zuverlässig und so robust ist, dass es buchstäblich jahrzehntelang überdauern kann, bevor es ersetzt werden muss.

Welche Arten von Elektromagneten gibt es?

All die verschiedenen Arten von Elektromagneten haben einen festen Platz in Industrieanwendungen oder Ähnlichem. Sie unterscheiden sich zwar in Design, Funktion und Material, basieren aber allesamt auf denselben elektrischen Prinzipien.

Bei den meisten Ausführungen kommt entweder Gleich- oder Wechselspannung mit ins Spiel und die Richtung der vom Magneten erzeugten mechanischen Kraft wird oftmals geändert. Dies ermöglicht den Einsatz von Elektromagneten in jeder beliebigen Anwendung mit Bedarf nach unmittelbarer mechanischer Krafteinwirkung, um ein Ventil zu schließen, eine Tür zu verriegeln und Ähnliches.

Der Markt ist voll von verschiedensten Arten von Elektromagneten, doch all die zahlreichen Varianten sind letztlich eine Art Weiterentwicklung ein und desselben Prinzips. Egal, ob sie auf einem Rohr angebracht sind und eine sichere und schnelle Möglichkeit zum Verschluss eines Ventils bieten, ob sie in die Zündung eines Fahrzeugs integriert sind, damit die Kontakte zum Antrieb des Fahrzeugs zusammengeführt werden können oder ob sie in einer beliebigen sonstigen Anwendung untergebracht sind – es handelt sich im Prinzip immer um das gleiche Bauelement mit einigen wenigen Abweichungen für bestimmte Anwendungen.

Was ist ein lamellierter Hubmagnet für Wechselspannung?

Ein lamellierter Hubmagnet für Wechselspannung ist aufgrund der hohen Kraft bekannt, die im Zuge der ersten Hubbewegung ausgeübt werden. Diese Hubmagnete können über einen längeren Hub als Hubmagnete mit Gleichspannung verfügen. Sie sind in einer Vielzahl verschiedener Konfigurationen und Größen erhältlich. Ebenso sind sie die einzigen Elektromagneten, die in Betrieb ein hörbares Summen von sich geben.

Was ist ein Hubmagnet mit Leiterplattenmontage?

Ein Hubmagnet mit Leiterplattenmontage basiert auf einem einteiligen, C-förmigen Rahmen, der um die Spule gewickelt ist. Diese Bauelemente eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen. Gleichwohl sie oftmals in einer Konfiguration für Wechselspannung aufgeführt werden, sind sie auch in Konfigurationen für Gleichspannung erhältlich.

Was ist ein Hubmagnet in Kabelausführung?

Hubmagneten in Kabelausführung verfügen über einen zweiteiligen Rahmen, der um die Spule gewickelt ist. Sie werden in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter auch in Industrieanwendungen. Ähnlich wie ihr Pendant mit einteiligem Rahmen sind auch diese Hubmagnete in Varianten für Wechselspannung erhältlich und eignen sich somit auch für Anwendungen, bei denen sich die Eigenschaften eines Elektromagneten mit Wechselspannung besser eignen als die eines Elektromagneten mit Gleichspannung.

Was sind Haltemagnete?

Die Funktion von Haltemagneten steckt bereits in deren Namen: Sie werden eingesetzt, um Materialien bzw. mechanische Geräte in einer bestimmten Position zu halten. Sie werden oftmals in Herstellungsverfahren verwendet und können in gewissem Maße auch in der Verarbeitung von Lebensmittel eingesetzt werden. Haltemagnete können metallische Verunreinigungen aus Lebensmitteln oder anderen Materialien entfernen und von dem gereinigten Material fernhalten.

Was ist ein linearer Hubmagnet?

Lineare Hubmagnete zählen zu den bekanntesten Magneten, die es überhaupt gibt. Sie sind in der Lage, eine anziehende bzw. abstoßende Kraft auf ein mechanisches Bauelement auszuüben und können für zahlreiche Messverfahren verwendet werden.

Lineare Hubmagnete werden in einer Vielzahl verschiedenster Anwendungen eingesetzt. Ein Hubmagnet befindet sich beispielsweise an dem Anlasser eines Kraftfahrzeugs. Sobald elektrischer Strom an dem Magnet anliegt, wird dieser in Bewegung versetzt – in der Regel linearer Natur –, um zwei Kontakte zusammenzuführen. Wenn diese Kontakte zusammengebracht wurden, kann Strom von der Batterie zu den zahlreichen Komponenten im Fahrzeug fließen und das Fahrzeug kann angelassen werden.

Lineare Hubmagnete werden darüber hinaus zum Beispiel in elektrischen Schlössern verwendet. Ein solcher Hubmagnet kann aktiviert werden, sobald ein Stromfluss vorhanden ist, und kann – wenn er an dem schweren Bolzen einer Türverriegelung angebracht ist – eine Tür unmittelbar ausreichend stark verriegeln, damit diese vielerlei Angriffen zu trotzen im Stande ist.

Lineare Hubmagnete sind am einfachsten zu verstehen, da Spule und Kern in der Regel genauso angeordnet sind, wie man es erwarten würde, und die Abweichung von Theorie und dem tatsächlichen Aufbau des Bauelements nur sehr gering ist.

Was ist ein Drehmagnet?

Ein Drehmagnet ist ein klasse Beispiel dafür, wie mechanische Kraft auf verschiedene Arten eingesetzt werden kann, um die automatisierte Steuerung von Prozessen und unseren Alltag zu vereinfachen.

Ein Drehmagnet verfügt über dieselbe Konfiguration mit Spule und Kern, wenngleich in leicht abgewandelter Form. Bei einem Drehmagnet kommen nicht nur eine Spule und ein Kern zum Einsatz, sondern auch eine Scheibe. Dabei ist der Kern in der Mitte dieser Scheibe montiert; an der Unterseite der Scheibe selbst sind Rillen eingearbeitet. Der Magnetkörper ist auf diese Rillen ausgerichtet, während Kugellager die Bewegung erleichtern.

Bei Aktivierung des Magneten wird der Kern in die Spule zurück geschoben. Diese Kraft wird in eine Rotationskraft übersetzt. Viele Drehmagnete sind darüber hinaus mit einer Rückstellfeder ausgestattet. Wenn der elektrische Stromfluss unterbrochen bzw. abgeschaltet wird, drückt diese Feder den Kern aus der Spule heraus, wodurch die Scheibe gelöst und in ihre ursprüngliche Position zurückgesandt wird.

Wie viele andere elektrische Geräte wurde auch der Drehmagnet zunächst als Produkt zur militärischen Verteidigung entwickelt. Das allererste Mal zum Einsatz kam der Drehmagnet im Zweiten Weltkrieg, um die Lebensdauer der in Bomben verwendeten Bauelemente zu erhöhen. Heutzutage sind Drehmagnete sehr übliche Elektroteile, die ein hohes Maß an Leistung zur Verfügung stellen und sich auch für widrige Bedingungen in der Industrie bestens eignen.

Was ist ein zylinderförmiger Hubmagnet?

Es ist mit Sicherheit keine große Überraschung, dass Elektrobauteile – selbst derart robuste und simple wie Elektromagnete – unter bestimmten Bedingungen geschützt werden müssen. Ein zylinderförmiger Hubmagnet ist eine Möglichkeit, diesen Schutz mit der klassischen Push/Pull-Funktonen eines Elektromagneten zu vereinen.

Bei einem zylinderförmigen Hubmagneten ist ein herkömmlicher Elektromagnet in ein robustes Metallrohr gehüllt. Somit kann der Magnet auf sichere Weise in eine Vielzahl von Anwendungen und Geräten installiert werden, während er zugleich gut geschützt wird. Hierdurch kann seine Langlebigkeit sichergestellt werden.

Zylinderförmige Hubmagnete kommen sehr häufig in Anwendungen mit Gleichstrom zum Einsatz. Sie sind sehr kostengünstig und können überall dort eingesetzt werden, wo eine magnetische Push/Pull-Funktion erforderlich ist.