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Funktionsprinzip der Elektromagnete
Alle Elektromagnet-Typen basieren auf dem gleichen grundsätzlichen Konstruktionsprinzip: Eine
Spule, im Allgemeinen gewickelt aus Kupferdraht, bildet zusammen mit einem Eisenkern (auch Joch
genannt) den eigentlichen Magneten. Dabei ist der Kern jedoch – im Gegensatz zu Transformatoren –
nicht in sich geschlossen, sondern wird bewusst mit einer Unterbrechung versehen, damit überhaupt
erst mechanische Arbeit in Form von Bewegung oder Haftkräften verrichtet werden kann.
Man macht sich dabei die Tatsache zunutze, dass es beim Magnetismus keine Monopole gibt. Die
Feldlinien haben also weder Anfang noch Ende, sondern verlaufen stets in sich geschlossenen
Bahnen.
Fliest elektrischer Strom durch die Spule des Magneten werden die dabei entstehenden
magnetischen Feldlinien durch den Kern geführt und verstärkt. Die magnetische Flussdichte ist im
Inneren des Kerns und der Spule am höchsten. An den offenen Enden des Kerns treten die
magnetischen Feldlinien dagegen in die Umgebung aus und fächern entsprechend auf (streuen). Die
magnetische Flussdichte ist hier minimal, da Luft dem magnetischen Fluss einen erheblich größeren
Widerstand entgegensetzt als der Eisenkern und die Feldlinien nicht mehr kanalisiert sind.
Hier kommt nun der dritte Hauptbestandteil des Elektromagneten, der sogenannte Anker, ins Spiel:
Gemäß der Lenzschen Regel, die sinngemäß besagt, dass eine Bewegung beziehungsweise Kraft stets
bestrebt ist, ihrer Ursache entgegenzuwirken, versucht auch der Magnetkreis seinen Widerstand
möglichst zu verringern. Bietet man nun dem Magneten ein magnetisch gut leitfähiges
(ferromagnetisches) Material – den Anker - an, so fließen die Feldlinien bevorzugt darin. Im
Bestreben, Luftspalte zu schließen und damit den magnetischen Widerstand zu verringern, wirken
Anziehungskräfte auf den Anker. Man sagt, der Elektromagnet „zieht an“. (Siehe Illustration Seite 9)
Verschiedene Anforderungen – verschiedene Bauformen
Elektromagnete gibt es in den
unterschiedlichsten Arten, Aus-
Führungen und Leistungsklassen.
Oft decken Standardtypen die
Wünsche des Entwicklers ab.
Insbesondere bei Neu-
entwicklungen, wo es noch möglich
ist diese mit ein zu designen, kann
oft kurzfristig auf eine passende
Ausführung zurückgegriffen
werden.
Spezial-Anwendungen erfordern oft
einen modifizierten bzw.
applizierten Magnettyp aus einem
Standard-Programm oder einen, nach Lastenheft des Kunden komplett neu entwickelten und speziell
angefertigten Elektromagneten.