Selbstbau-Elektromagnet optimieren ???

[Elu]

Hallo,
ich habe aus dem Internet einen Elektromagneten nachgebaut. Da ich für mein Projekt noch mehrere Exemplare benötige, möchte ich diese Ausführung hinsichtlich einer möglichen Erhöhung der Magnetkraft an der Aktionsfläche optimieren. Die derzeitige Ausführung ist in der Grafik dargestellt.

Ich selbst habe im Internet keine relevanten und (für mich) verständlichen Berechnungsformeln gefunden. Auf der Grundlage von zutreffenden Berechnungsformeln könnte man sicherlich die Wirksamkeit von Parameteränderungen abschätzen.

Die Spulenabmessungen sowie die bei dem ersten Exemplar ermittelten elektrischen Werte habe ich in der Skizze mit dargestellt, Bei der Drahtstärke muss es aber richtig heißen: 0,14 qmm.

Nicht verändert sollen:
1. Drahtstärke
2. Drahtlänge
3. Spulenspannung

Wo könnte man sonst Änderungen vornehmen?

1. Spulengeometrie (kürzer, länger)?
2. Kürzung des Kerns (Schraube) auf der Aktionsseite um max. 8 mm?
3. Veränderung des Kern-Durchmessers?
4. Wegfall des Schraubenkopfes?
5. Reduzierung der Stahlgüte auf einen geringeren Anteil Nichteisen-Legierungen (z.B. St.37)?

Bei dem schon fertigen E.-Magnet besteht der Kern (Schraube) aus der Stahlgüte 8.8.

Ich möchte die Magnetkraft an der Aktionsfläche so erhöhen, dass ein Reedkontakt bzw. ein Hallsensor in einer Entfernung von > 10 mm geschaltet werden kann.

Kann mir jemand Hinweise dazu geben? Danke im Voraus.

Gruß Elu



18414

[Richard]

Nicht verändert sollen:
1. Drahtstärke
2. Drahtlänge
3. Spulenspannung



Also alles was für ein Magnetfeld wichtig ist............:-(

Bei einer Spule addiert sich das um den Leiter aufgebaute Magnet Feld mit dem Feld des Nachbar Leiters, Je mehr Windungen je höher das Magnetfeld.

Je größer der Spulen Durchmesser, je weiter Wirkt das Magnetfeld ( in der Spulen Mitte ).

Je höher der Strom durch den Leiter, je stärker das Magnetfeld.

Der Spulen Kern erleichtert je nach Material aus dem er besteht den Magnetischen Fluss, zentriert/bündelt diesen bis zu einer Material abhängigen "Sättigung", danach ist ENDE.

Ansonsten ist Magnetismus ein echt harter Brocken in der Elektrotechnik, Fehlstunden darf man da nicht einplanen!

Gruß Richard

[ElchiMtr]

Hallo,

ich muss meinem Vorredner leider Recht geben! Wenn du mehr "Magnetkraft" willst dann musst du wohl oder übel an den "Nicht ändern Parametern" drehen.

Das einzige was es ein bisschen besser machen könnte ist, wenn du die schraube kürtzt und damit die Wirkfläche nächer an den Sppuhle ist. Die schnittfläche solle sehr eben sein.

[Manf]

Sieh Dir noch einmal an, wie die Feldlinien durch den Reed Schalter gehen wenn er schießt und wie es bei einem Reed Relais aussieht.
Am besten Du nimmt den Kontakt mit ins Bild auf und zeichnest mal die Feldlinien ein die dann zum Teil durch die Kontakte des Reedschalters geführt werden.


http://zone.ni.com/cms/images/devzone/tut/c/af2a1a32288.gif

[Besserwessi]

So schlimm ist das mit den fixen Parametern nicht. Wichtig ist da ohnehin nur die Leistung und die Kupfer Menge.

Die das größte Potential hat man bei der Form des Feldes, so wie Manf es geschrieben hat. Wenn man nur von einer Seite kommen darf, also nicht um den Reed Kontakt herum, dann kann man z.B. eine Form ähnlich einem Hufeisenmagneten wählen. Der Strom wird vor allem gebraucht um ein starkes Magnetfeld in der Luft zu erzeugen.

Beim Material ist von der Tendenz her eine geringere Härte besser, weil damit meist auch die Koerzitiv-Feldstärke abnimmt. Oft korrelieren mechanische und magnetische Härte. Das verhindert, das der Elektromagnet ungewollt zum Dauermagneten wird. Wichtig wird das vor allem wenn der magnetische Kreis fast geschlossen ist. Davon ist die jetzige Form noch weit entfernt.

[Elu]

Hallo,
vielen Dank für Eure Hinweise zu später Stunde. Ich habe hier mal einige Eurer Zitate herausgenommen und würde Euch dazu um Eure Meinung bitten. Vielleicht sind die auch von mir aus dem Zusammenhang gerissen


@ElchiMtr:

Je mehr Windungen je höher das Magnetfeld.Wenn diese Aussage zutrifft, könnte man dann den Kerndurchmesser reduzieren, was bei der vorgegebenen Drahtlänge ja dann die Anzahl der Windungen erhöht? Oder wirken andere Faktoren dem dann wieder entgegen?


@Manf:
Manfred, Dein Beispiel mit dem Reed-Schalter verstehe ich für meine Anwendung nicht ganz. Wenn sich in meinem Projekt Reed-Schalter und Elektromagnet in einem Abstand von ca. 10 mm annähern, dann stehen ihre Achsen um 90 Grad zueinander.


@Richard:

Je größer der Spulen Durchmesser, je weiter Wirkt das Magnetfeld ( in der Spulen Mitte ).Wenn man die Spulenlänge / Breite reduziert (bei gleichbleibender Drahtlänge) rückt die Mitte der Spule näher an die Aktionsfläche heran. Könnte man dann hier eine höhere magnetische Kraft bewirken?


@Besserwessi:

Wichtig ist da ohnehin nur die Leistung und die Kupfer Menge. Das ist mir jetzt klar geworden. Aber ich dachte, dass man konstruktiv noch ein wenig "rauskitzeln" könnte.


Beim Material ist von der Tendenz her eine geringere Härte besser, weil damit meist auch die Koerzitiv-Feldstärke abnimmt. Deshalb möchte von der derzeitig verwenden Schraubengüte 8.8 auf 4.6 bzw. auf normalen Baustahl St.37 ausweichen.

Je nachdem, was Eure Meinungen zu meinen obigen Fragen aussagen, werde ich mir ein weiteres Muster bauen. Darin wird auf jeden Fall ein anderes Kernmaterial verwendet, die Schraubenlänge außerhalb der Spule gekürzt sowie der Sechskant-Schraubenkopf entfallen.

Gruß Elu

[Manf]

@Manf:
Manfred, Dein Beispiel mit dem Reed-Schalter verstehe ich für meine Anwendung nicht ganz. Wenn sich in meinem Projekt Reed-Schalter und Elektromagnet in einem Abstand von ca. 10 mm annähern, dann stehen ihre Achsen um 90 Grad zueinander.
Ich hoffe Dir wird beim Zeichen der magnetischen Feldlinien klar, dass es bei dieser T-Konfiguration eine symmetrische Stellung gibt bei der sich die Reedkontakte nicht anziehen weil keine Feldlinie von dem einen Kontakt zum anderen Kontakt geht.
Die Kraft zum Schließen des Schalters stammt von der Energie aus diesem Feldraum zwischen den Kontakten. Eine der Federn ist an der Kontakt-Spitze mehr Nordpol und die andere mehr Südpol.

[Richard]

Da der Srom durch die Windungen (normal) in gleicher Richtung fliehst addieren/verstärken sich die Feldlinien. Außer bei unipolar gewickelten Spulen oder Kreuzwicklungen. Das mit dem Spulen Durchmesser und Reichweite habe ich allerdings nur aus Beschreibungen von Metall such Geräten, je größer (Durchmesser) der Suchspule, je tiefer kann detektiert werden.

Gruß Richard

[Elu]

Hallo,
ich sehe, dass der Elektromagnetismus seine eigenen Gesetze hat. Da ich aber entscheidene Parameter (Drahtstärke, Drahtlänge, Spulenspannung) nicht ändern möchte (kann), werde ich die anderen Magnete wie das Musterexemplar anfertigen.

Dass hat zur Folge, dass diese Ausführung zum Schalten von Reedkontakte zu schwach ist. Zum Schalten von Hallsensoren im Abstand von 10 mm funktioniert dieser Eigenbaumagnet aber einwandfrei. Das erfordert zwar noch zusätzliche Bauelemente für die Schaltung, aber das funktioniert dann.

Nochmals besten Dank für Eure "Aufklärungsarbeit".

Gruß Elu

[PICture]

Hallo!

Man könnte Reedkontakte von Reedrelais verwenden und seine Empfindligkeit auf Magnetfeld duch entsprechenden dauend durch die Spule fliessenden Konstantstrom erhöhen. Damit lässt sich auch den nächsten Magnetpol (N bzw. S) unterscheiden. ;)

[Richard]

Hallo!

Man könnte Reedkontakte von Reedrelais verwenden und seine Empfindligkeit auf Magnetfeld duch entsprechenden dauend durch die Spule fliessenden Konstantstrom erhöhen. Damit lässt sich auch den nächsten Magnetpol (N bzw. S) unterscheiden. ;)

Da Hall Sensoren relativ Preiswert sind und keinem Verschleiß unterliegen würde ich diese Vorziehen. Ich habe hier welche von C in Betrieb, vertragen Versorgungs Spannungen von 5...24 V und haben einen Open Kollektor Ausgang. Allerdings reagieren die nur auf 1 Magnet Feld Richtung, zur Not muss die Spule in Anderer Richtung betrieben werden.



Gruß Richard