Doppelhubmagnete

Funktionsweise Doppelhubmagnet

• Die Funktionsweise eines Doppelhubmagneten basiert auf den Prinzipien des Elektromagnetismus. Sobald Strom durch eine Spule des Magneten fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld übt eine Kraft auf den Anker aus, der sich innerhalb des Elektromagneten befindet. Die Stärke dieser Kraft hängt von der Stromzufuhr ab. Die Bewegung des Ankers kann durch zwei Mechanismen umgekehrt werden. Eine integrierte oder äußerliche Rückstellkraft, in der Regel durch eine Feder, führt den Anker in seine Ausgangsposition zurück, sobald der Strom abgeschaltet wird. 

Bauformen und Bauarten Doppelhubmagnet

• Vierkant-Doppelhubmagnete: Diese Elektromagnete besitzen einen rechteckigen Querschnitt. Dank ihrer kompakten Bauweise eignen sie sich ideal für Anwendungen, bei denen nur wenig Platz zur Verfügung steht. Sie lassen sich einfach in verschiedene Kundenapplikationen integrieren und bieten zuverlässige Schaltbewegungen.
• Rund-Doppelhubmagnete: Diese Magnete haben einen zylindrischen Querschnitt und sind meist kosteneffizienter, da sie unter Umständen mit werkzeugfallenden Gehäusekomponenten gefertigt werden können. Die runde Bauform sorgt für eine gleichförmige Verteilung des Magnetfeldes, was sich positiv auf die Funktion des Doppelhubmagneten auswirken kann.

Leistungsparameter Doppelhubmagnet

• Magnetkraft: Die Magnetkraft ist die Kraft, die der Doppelhubmagnet auf den Anker ausüben kann. Diese Kraft hängt von vielen Parameter, u.a. auch von der elektrischen Leistung und der Bauweise der Spule ab.
• Hub: Der Hub beschreibt die Strecken, die der bewegliche Anker insgesamt zurücklegt.  
• Einschaltdauer: Die Einschaltdauer (ED) beschreibt den Zeitraum, in dem der Doppelhubmagnet unter Strom steht, ohne zu überhitzen. Sie wird in Prozent angegeben und definiert das Verhältnis von Betriebszeit zu Ruhezeit. Eine Einschaltdauer von 100 % bedeutet Dauerbetrieb, während eine niedrigere Einschaltdauer auf zeitweise Pausen hinweist, um Überhitzung zu vermeiden.
• Schaltzeit: Die Schaltzeit bezeichnet die Dauer, die der Magnet benötigt, um von der Ausgangsposition in die Position des maximalen Hubes zu wechseln. Eine kurze Schaltzeit ist wichtig für Anwendungen, die eine schnelle Reaktion und hohe Schaltfrequenz erfordern, wie z. B. in Automatisierungs- oder Sortierprozessen.

• Stromaufnahme: Dieser Parameter gibt den Stromverbrauch des Doppelhubmagneten an. Er beeinflusst die Größe der Stromquelle und die Effizienz des Systems. Eine niedrige Stromaufnahme ist besonders bei energieeffizienten Anwendungen von Vorteil, während eine höhere Stromaufnahme oft mit einer stärkeren Magnetkraft verbunden ist.
• Lebensdauer: Die Lebensdauer beschreibt die Anzahl der Schaltzyklen, die der Doppelhubmagnet zuverlässig durchführen kann. Sie ist ein Indikator für die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Magneten in Daueranwendungen und hängt unter anderem von den verwendeten Materialien, der Qualität der Lagerstellen und der mechanischen Belastung ab.

Aufbau Doppelhubmagnet

• Gehäuse:  Das Gehäuse umschließt die gesamte Baugruppe und schützt die Komponenten vor äußeren Einflüssen wie Staub, Feuchtigkeit oder mechanischen Belastungen. Das Gehäuse sorgt auch für die mechanische Stabilität.
• Spule:  Die Spule besteht in der Regel aus einer Drahtwicklung, in deren Zentrum sich ein magnetisierbarer Kern befindet ist. Der Draht, der für die Spule verwendet wird, ist in der Regel aus einem sehr leitfähigen Material wie Kupfer hergestellt. Die Anzahl der Windungen in der Spule, die Stromstärke und die Form der Spule beeinflussen die Eigenschaften des erzeugten Magnetfeldes
• Anker:  Der Anker ist das bewegliche Element im Magneten, das sich unter Einfluss des erzeugten Magnetfeldes linear bewegt. Er besteht aus einem ferromagnetischen Material, das auf das Magnetfeld der Spule reagiert. Der Anker wird durch das Magnetfeld der Spule in Bewegung gesetzt, wodurch der Hub erzeugt wird.
• Eisenkern:  Der Magnetkern ist das stationäre, ferromagnetische Material im Inneren der Spule, das das Magnetfeld verstärkt und die magnetische Kraft auf den Anker konzentriert. Er sorgt dafür, dass das Magnetfeld effektiv auf den Anker übertragen wird, wodurch die Hubbewegung ermöglicht wird.
• Rückstellmechanismus:  Häufig ist eine mechanische Feder integriert, die den Anker nach dem Abschalten des Magnetfeldes in seine Ausgangsposition zurückdrückt. Diese Feder übernimmt die Rückstellung, wenn der Strom abgeschaltet wird. In einigen Ausführungen gibt es keine Feder. Stattdessen wird die Rückstellung über äußere Kräfte sichergestellt.
• Elektrischer Anschluss: Diese Bauteile dienen dem elektrischen Anschluss des Umkehrhubmagneten an die Stromversorgung. Sie können entweder einfache Klemmen oder genormte Steckverbindungen sein.

Anwendungen Doppelhubmagnet

• Automatisierungstechnik:  In automatischen Türen, Schiebetoren oder Klappen von Maschinen und Anlagen kommen Doppelhubmagnete zum Einsatz, um diese präzise zu öffnen und zu schließen. Des Weiteren werden Doppelhubmagnete häufig in Maschinen und Fertigungsstraßen eingesetzt, um Bauteile oder Werkstücke in mehrere vorgegebene Positionen zu bewegen. Zum Beispiel in Stanz- oder Schneidemaschinen, wo Werkzeuge auf unterschiedliche Positionen bewegt werden müssen.
• Papierverarbeitung:  In der Druckindustrie können Doppelhubmagnete genutzt werden, um Walzen oder Papierführungen zwischen verschiedenen Hublängen zu bewegen, je nach Anforderungen des Druckvorgangs. Sie helfen dabei, den Papiertransport präzise zu steuern oder Druckköpfe in verschiedene Positionen zu versetzen.

• Medizintechnik:  In Labor- und Analysegeräten können Doppelhubmagnete eingesetzt werden, um Proben oder Flüssigkeiten präzise zu dosieren oder zu bewegen.In medizinischen Geräten werden sie zur Steuerung von Sicherheitsmechanismen oder zur Aktivierung von Sperrvorrichtungen genutzt.
• Sicherheitstechnik:  In Zutrittskontrollsystemen oder elektronischen Verriegelungssystemen können Doppelhubmagnete verwendet werden, um Türen oder Mechanismen zwischen mehreren Positionen zu verriegeln oder zu entriegeln. Hierbei wird der Magnet genutzt, um Verriegelungsbolzen in verschiedene Positionen zu bewegen.
• Fahrzeugtechnik:  Doppelhubmagnete können in mechanischen Kupplungen verwendet werden, wo verschiedene Kupplungsstufen oder Schaltpositionen aktiviert werden müssen. Sie kommen auch in elektronischen Schalthebeln zum Einsatz, die präzise Schaltvorgänge erfordern.
• Textilmaschinen:  In der Textilverarbeitung können Doppelhubmagnete in Maschinen eingesetzt werden, die Stoffbahnen steuern oder anheben, indem sie die Bewegung zwischen verschiedenen Positionen ermöglichen, um den Stoff korrekt zu positionieren.

Steuerung und Regelung Doppelhubmagnet

• Elektronische Steuerung: Die elektronische Steuerung eines Doppelhubmagneten regelt die Stromzufuhr zur Magnetspule, um die Bewegung des Ankers zu steuern. Einfache Systeme nutzen Schalter, Relais oder Transistoren zur Stromsteuerung und Polumkehr. Komplexere Steuerungen integrieren Mikrocontroller oder PLCs, die programmierbaren Abläufe ermöglichen und den Magneten in Echtzeit auf externe Signale abstimmen. Sie können Betriebsmodi wie Vorwärts-/Rückwärtsbewegung und Zeitsteuerungen präzise verwalten.
• Pulsweitenmodulation (PWM): Die PWM-Steuerung reguliert die Leistung des Doppelhubmagneten durch schnelles Ein- und Ausschalten des Stroms mit variabler Pulslänge. Dadurch wird die mittlere Spannung kontrolliert, was eine präzise Steuerung von Hub und Kraft ermöglicht.
• Sensorintegration: Sensoren werden in Baugruppen integriert, um die Position des Ankers oder die aufgebrachte Kraft zu überwachen. Positionssensoren wie Hall-Sensoren oder Potentiometer liefern Feedback für die präzise Regelung der Ankerposition, während Kraftsensoren die ausgeübte Kraft messen. PID-Regler nutzen das Feedback, um die Stromzufuhr dynamisch anzupassen und eine gleichmäßige, präzise Bewegung sicherzustellen, z.B. in der Robotik oder bei Sicherheitsmechanismen.

Umweltanforderungen Doppelhubmagnet

• Temperaturbereich: Doppelhubmagnete müssen in einem weiten Temperaturbereich von -40 °C bis +150 °C zuverlässig arbeiten, ohne dass ihre Leistung beeinträchtigt wird. Hohe Betriebstemperaturen können zu Überhitzung und Verlust der magnetischen Eigenschaften führen, während sehr niedrige Temperaturen die Materialstruktur spröde machen können. Daher ist es wichtig, dass die Materialien und Konstruktion des Doppelhubmagneten für den angegebenen Temperaturbereich geeignet sind.
• Schutzarten: Je nach Anwendungsumgebung werden Doppelhubmagnete mit verschiedenen Schutzarten (z. B. IP-Schutzklassen) ausgestattet, um sie vor Staub, Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen zu schützen. Diese Schutzmaßnahmen sind entscheidend, um die langfristige Funktionalität und Zuverlässigkeit des Magneten in anspruchsvollen Betriebsbedingungen sicherzustellen.