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Bistabile schaltbare Magnetsysteme

Dieser Systemtyp ist historisch gesehen das erste elektrisch schaltbare Dauermagnetsystem und besitzt heute, aufgrund der hohen Impulsleistung beim Schalten vom Zustand 'magnetisch' in den Zustand 'neutral', kaum noch Bedeutung. Dennoch ist es überall dort sinnvoll einzusetzen, wo eine geringe Schalthäufigkeit gewährleistet ist und auch der Zustand 'magnetisch neutral' über einen längeren Zeitraum anstehen muß. Die Schaltzeit dieses Magnettyps liegt in der Regel deutlich höher als bei den monostabilen Systemen. Auch hier gibt es 2 Typen von Umschaltsystemen, wobei der Typ 1 eine 'schnellschaltende' Version und Typ 2 eine speziell für Lasthebeanwendungen geeignete Version darstellt.

Das Funktionsprinzip

Es ist 2-polig aufgebaut und enthält zwei Sorten von Magneten; dieser Umstand macht das System aus magnettechnischer Sicht sehr interessant. Es ist, wie in Bild 2 dargestellt, aufgebaut.

Durch das Spulenfeld wird der AlNiCo-Magnet in der einen oder anderen Richtung magnetisiert, wodurch die Ferrit-Magnete entweder verstärkt oder kompensiert werden.

Der Vorteil dieses Systems liegt darin, daß beide Schaltzustände ('magnetisch' und 'neutral') stabil sind und elektrische Energie nur zum Umschalten der Zustände benötigt wird. Dafür wird allerdings ein hoher Schaltstrom benötigt, der die Netzversorgung stark belastet; die dadurch bedingte Wärmeentwicklung läßt dann lediglich eine Schalthäufigkeit von ca. 60 Schaltungen/min zu.

Auch dieses System ist nach oben offen, so daß sich direkt über dem Magnetsystem kein ferromagnetisches Material befinden darf (ähnlich wie beim Verdrängungssystem vom Typ 2A).

Ein weiteres Problem besteht darin, die Resthaftkräfte zu minimieren, denn der AlNiCo- Magnet muß genau das magnetische Feld der beiden Ferrit-Magnete kompensieren, also den gleichen magnetischen Fluß aufweisen. Da die magnetischen Werte jedoch einer Streuung unterliegen, bleiben immer gewisse Resthaftkräfte übrig. Interessant ist dieses System, weil die sehr unterschiedlichen Entmagnetisierungskurven dieser beiden Magnettypen in idealer Weise kombiniert wurden.

Die hohe Remanenz des AlNiCo 500 Guß ist notwendig, um in dem hoch geschlossenen System den notwendigen Fluß auf möglichst kleinem Raum zur Verfügung zu stellen; dadurch kann der Spulendurchmesser klein gehalten werden, da ja durch das Spulenfeld die volle Hysteresekurve des Magneten durchlaufen wird. Außerdem ist es ebenso wichtig, daß der AlNiCo- Magnet eine geringe Koerzitivfeldstärke besitzt, um das Ummagnetisieren durch die Spule zu erleichtern.

Auf der anderen Seite wird die hohe Koerzitivfeldstärke des Ferrit-Magneten genutzt, denn dieser darf durch das Spulenfeld ja nicht beeinflußt werden. Überall dort, wo es unvermeidlich ist, beide magnetischen Zustände über einen langen Zeitraum zu erhalten, gibt es keine Alternative zu diesen Systemen, es sei denn, man verwendet Elektrosysteme, die jedoch im Zustand 'magnetisch' -durch Stromausfall- ein Sicherheitsrisiko beinhalten.

Heute wird der Ferrit-Magnet oftmals durch den Selten-Erd-Werkstoff NdFeB ersetzt, wodurch das Eigengewicht (Baugröße) reduziert werden kann.

Das Umschaltsystem vom Typ 2 stellt eine geschlossene Variante mit besonders hoher spezifischer Kraftdichte dar. Dieses System ist vom magnetischen Kreis her gesehen eine Kombination des Verdrängungssytems vom Typ 2B in einer geschickten Kombination mit AlNiCo- Magneten, die dann ein Neutralisieren des magnetischen Flusses ermöglichen. Es handelt sich im Prinzip um eine 4-polige Anordnung, von welcher jedoch nur 2 Hauptpole herausgeführt werden, wie im folgenden Bild 3 dargestellt. Die AlNiCo- Magnete dienen zum einen als Gegenmagnete, d.h. zur Reduzierung des Streuflusses, und zum anderen, wenn sie umgepolt werden, zum Kompensieren des magnetischen Flusses der Ferrite.

Die in Bild 3 gezeigte 2-polige Variante kann leicht durch Verlängerung der äußeren Pole zu einem 4-poligen System erweitert werden. Mit einer solchen Anordnung wurden bei einem Eigengewicht von 7,5t Haftkräfte bei direkter Auflage von ca. 60t erzielt. Diese Systeme dienen zum automatischen Coiltransport bei Coilgewichten bis zu 25t.

Downloads
Schaltbare Magnetsysteme zur Blechstapelung	PDF (0.2MB)

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