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Hallo zusammen,

wahrscheinlich bin ich in einem Elektronikforum nicht ganz richtig. Aber da meine Frage die Grundlagen der Elektrotechnik schneidet, hoffe ich hier auf eine Antwort.

Folgende Problemstellung:

Ich bin dabei einen Hebemagneten zu konstruieren. Der Magnet soll in ein U-Förmiges Baustahlgehäuse eingeklebt werden um die Magnetkraft zu erhöhen (ca. Faktor 5).
Der Magnet ist viereckig und hat die Maße 40x40x25 mm und besteht aus Neodym.

Die untere Polplatte hat eine (Wunsch)-Dicke von 15mm.
Die Seitenplatten hatte ich mit 10 mm angedacht (einfach um die aktive Magnetfläche zu vergrößern und um stabile Schweisnähte zu haben).

Mein größtes Problem ist nun die Dimensionierung des Luftspaltes (zwichen Magnet und Seitenplatten).
Ich habe nach stundenlanger Recherche rausgefunden das dieser nicht zu breit sein soll - schön und gut, aber was ist "nicht zu breit"? Ich hatte hier 2-4 mm angenommen, weis aber nicht ob das tendenziel richtig ist.

Des weiteren stellt sich mir die Frage ob ich das U-Profil mit weiteren Seitenplatten schließen soll, so das quasi ein geschlossenes Gehäuse ohne Deckel entsteht.

Da ich selber nicht in der Lage bin mir ein Gehäuse selber herzustellen und die Musterkosten so gering wie möglich halten, möchte ich vorher zumindest eine theoretisch sinnvolle Lösung erarbeiten.
Ich hoffe Ihr könnt mir dabei helfen. :-?

Vielen dank im Voraus und freundliche Grüße

Sven

Hallo Sven,

» Ich bin dabei einen Hebemagneten zu konstruieren. Der Magnet soll in ein
» U-Förmiges Baustahlgehäuse eingeklebt werden um die Magnetkraft zu erhöhen
» (ca. Faktor 5).

Erhöhen kannst du die "Magnetkraft" nicht, sie liegt bei max. ca. 40 N/cm^2. Sie verringert sich allerdings, wenn du keinen magnetischen Rückschluß hast, den das U-Förmige Gehäuse darstellen würde.

» Der Magnet ist viereckig und hat die Maße 40x40x25 mm und besteht aus
» Neodym.
»
» Die untere Polplatte hat eine (Wunsch)-Dicke von 15mm.
» Die Seitenplatten hatte ich mit 10 mm angedacht (einfach um die aktive
» Magnetfläche zu vergrößern und um stabile Schweisnähte zu haben).

Die Querschnittsfläche ist durch den Magneten vorgegeben. Die minimale Querschnittsfläche des Eisens im magn. Rückschluß darf zwar beliebig größer sein, das bringt aber nichts außer zusätzlichem Gewicht.

» Mein größtes Problem ist nun die Dimensionierung des Luftspaltes (zwichen
» Magnet und Seitenplatten).

hmmm... bist du sicher ??? Unter einem Luftspalt versteht man eigentlich einen Bereich, den der magn. Fluß überwinden muß, z.B. den Spalt zwischen Magnet und Polplatte.

» Ich habe nach stundenlanger Recherche rausgefunden das dieser nicht zu
» breit sein soll - schön und gut, aber was ist "nicht zu breit"? Ich
» hatte hier 2-4 mm angenommen, weis aber nicht ob das tendenziel richtig
» ist.

Der Spalt zwischen Magnet und Seitenteilen darf vor allem nicht zu klein werden, da sonst ein erheblicher Teil des magn. Flusses direkt von den Seitenteilen zum Magneten "überspringt". Die Verwendung eines Neodym-Magneten macht nur Sinn, wenn du größere Entfernungen überbrücken willst, sonst wären das Perlen für die Säue ; dementsprechend wären einige cm Abstand schon angebracht, um ein gutes "Fernfeld" zu erzeugen.

» Des weiteren stellt sich mir die Frage ob ich das U-Profil mit weiteren
» Seitenplatten schließen soll, so das quasi ein geschlossenes Gehäuse ohne
» Deckel entsteht.

Geschlossenes Gehäuse ohne Deckel ??? Wie soll das Ding denn jetzt aussehen ? Vielleicht wäre eine Zeichnung ganz sinnvoll.

Jörg

1 » Die Querschnittsfläche ist durch den Magneten vorgegeben. Die minimale
» Querschnittsfläche des Eisens im magn. Rückschluß darf zwar beliebig
» größer sein, das bringt aber nichts außer zusätzlichem Gewicht.

2 » hmmm... bist du sicher ??? Unter einem Luftspalt versteht man eigentlich
» einen Bereich, den der magn. Fluß überwinden muß, z.B. den Spalt zwischen
» Magnet und Polplatte.

3 » Der Spalt zwischen Magnet und Seitenteilen darf vor allem nicht zu klein
» werden, da sonst ein erheblicher Teil des magn. Flusses direkt von den
» Seitenteilen zum Magneten "überspringt". Die Verwendung eines
» Neodym-Magneten macht nur Sinn, wenn du größere Entfernungen überbrücken
» willst, sonst wären das Perlen für die Säue ; dementsprechend wären
» einige cm Abstand schon angebracht, um ein gutes "Fernfeld" zu erzeugen.


4 » Geschlossenes Gehäuse ohne Deckel ??? Wie soll das Ding denn jetzt
» aussehen ? Vielleicht wäre eine Zeichnung ganz sinnvoll.



Hallo Jörg
erst mal danke für Deine Antworten!

Die anhängende Skitze, zeigt noch mal meine Problemstellung:

Zu 3
Meinst Du wirklich - mehrere Zentimeter??
Ich will den Magneten als Bergemagnet einsetzten, er sollte in der Lage sein, Eisengegenstände auch aus größerer Entfernung oder mit einer anhaftenden Schmutzschicht zu erfassen.

zu 2
Möglicherweise ein Formulierungsfehler.
Ich meine den Abstand der mit dem ? "bemaßt" ist.


zu 1
verstehe ich leider nicht Was ist die Querschnittsfläche?

Neben der Stärke E (Bodenplatte) ist ist für mich auch noch die Dicke C (Seitenwände) von Belang.

Zu 4
Zur Konstruktion:
Sieht man unten im Bild; Ein U-Profil mit eingelegten Magneten. Eine Isolation aus PU-Vergussmasse zwichen Magnet und U-Profilwandung. Die Skizze des U-Profils darüber steht auf dem Kopf.

Du kennst Doch sicher Topfmagnete. Diese haben einen gedrehten Stahlkörper in den der Magnet eingelassen ist. Zwichen Rundmagnet und Gehäuse ist eine Isolation.
Genau so habe ich mir meinen Magneten (Magnetgehäuse) vorgestellt. Halt nur nicht rund sondern viereckig. Heißt das das U-Profil an den beiden offenen Stirnseiten noch einmal mit jeweils einer isoliereten Stahlplatte abgeschlossen ist.
Wenn man den Magneten jetzt rausnimmt (was äußerst schwierig sein dürfte) hat man ein Leergehäuse mit einer Grundplatte und 4 Seitenwänden, die bei einen viereckigen Magneten alle gleich lang sind.

Danke und freundlichen Gruß

Sven

Hallo Sven,

» 1 » Die Querschnittsfläche ist durch den Magneten vorgegeben. Die minimale
» » Querschnittsfläche des Eisens im magn. Rückschluß darf zwar beliebig
» » größer sein, das bringt aber nichts außer zusätzlichem Gewicht.
»
» 2 » hmmm... bist du sicher ??? Unter einem Luftspalt versteht man
» eigentlich
» » einen Bereich, den der magn. Fluß überwinden muß, z.B. den Spalt
» zwischen
» » Magnet und Polplatte.
»
» 3 » Der Spalt zwischen Magnet und Seitenteilen darf vor allem nicht zu
» klein
» » werden, da sonst ein erheblicher Teil des magn. Flusses direkt von den
» » Seitenteilen zum Magneten "überspringt". Die Verwendung eines
» » Neodym-Magneten macht nur Sinn, wenn du größere Entfernungen
» überbrücken
» » willst, sonst wären das Perlen für die Säue ; dementsprechend wären
» » einige cm Abstand schon angebracht, um ein gutes "Fernfeld" zu
» erzeugen.
»
»
» 4 » Geschlossenes Gehäuse ohne Deckel ??? Wie soll das Ding denn jetzt
» » aussehen ? Vielleicht wäre eine Zeichnung ganz sinnvoll.
»

» Zu 3
» Meinst Du wirklich - mehrere Zentimeter??
» Ich will den Magneten als Bergemagnet einsetzten, er sollte in der Lage
» sein, Eisengegenstände auch aus größerer Entfernung oder mit einer
» anhaftenden Schmutzschicht zu erfassen.

Ja, je größer der Abstand, desto größer der "Einzugsbereich" des Magneten. Wie ich schrieb: Bei kleinem Abstand wird ein Teil des magn. Flusses bereits an den Seiten quasi kurzgeschlossen und steht für das äußere Feld nicht mehr zur Verfügung. Wie groß der optimale Abstand ist, ist schwer zu sagen, unter 1 cm würde ich aber keinesfalls gehen.

» zu 2
» Möglicherweise ein Formulierungsfehler.
» Ich meine den Abstand der mit dem ? "bemaßt" ist.

hmmm... ein "?" kann ich nicht sehen
»
» zu 1
» verstehe ich leider nicht Was ist die Querschnittsfläche?

Das ist die Fläche des Magneten quer zur Magnetisierungsrichtung, ich nehme mal an 40mm X 40mm, also 16 cm^2.

» Neben der Stärke E (Bodenplatte) ist ist für mich auch noch die Dicke C
» (Seitenwände) von Belang.

insgesamt sollten es min. 16 cm^2 im Querschnitt sein

» Zu 4
» Zur Konstruktion:
» Sieht man unten im Bild; Ein U-Profil mit eingelegten Magneten. Eine
» Isolation aus PU-Vergussmasse zwichen Magnet und U-Profilwandung. Die
» Skizze des U-Profils darüber steht auf dem Kopf.
»
» Du kennst Doch sicher Topfmagnete. Diese haben einen gedrehten Stahlkörper
» in den der Magnet eingelassen ist. Zwichen Rundmagnet und Gehäuse ist eine
» Isolation.
» Genau so habe ich mir meinen Magneten (Magnetgehäuse) vorgestellt. Halt
» nur nicht rund sondern viereckig. Heißt das das U-Profil an den beiden
» offenen Stirnseiten noch einmal mit jeweils einer isoliereten Stahlplatte
» abgeschlossen ist.
» Wenn man den Magneten jetzt rausnimmt (was äußerst schwierig sein dürfte)
» hat man ein Leergehäuse mit einer Grundplatte und 4 Seitenwänden, die bei
» einen viereckigen Magneten alle gleich lang sind.

habe ich verstanden, kannst du machen, ein U-Profil würde aber reichen.

Jörg

» Wie ich schrieb: Bei kleinem Abstand wird ein Teil des magn. Flusses
» bereits an den Seiten quasi kurzgeschlossen und steht für das äußere Feld
» nicht mehr zur Verfügung. Wie groß der optimale Abstand ist, ist schwer zu
» sagen, unter 1 cm würde ich aber keinesfalls gehen.



» » Ich meine den Abstand der mit dem ? "bemaßt" ist.
»
» hmmm... ein "?" kann ich nicht sehen

»
» habe ich verstanden, kannst du machen, ein U-Profil würde aber reichen.
»
» Jörg


Hallo Jörg,

danke für die Antworten!

Mit dem "?" stimmt, war wohl in einer anderen Zeichnung. Gemeint war der Abstand "F".

Ich sehe schon das ich aber wohl doch nicht umhin komme mehrere Muster zu machen. (oder eines wo die Seitenteile verschiebbar sind) Das mit dem Abstand ist mir nicht "geheuer"

Kannst Du mir noch was zu der "sinnvollen" Stärke der Seitenteile "C" sagen? Wie gesagt ich habe 10mm angedacht.

Ich werde mir was überlegen müssen zum Schutz der blanken Magnetflächen, auch daher bin ich erstmal von einem allseids geschlossenen Gehäuse ausgegangen.
Fertigungstechnisch dürfte die reine U-Profillösung jedoch günstiger werden.


Gruß
Sven

» Gemeint war der
» Abstand "F".
»
» Ich sehe schon das ich aber wohl doch nicht umhin komme mehrere Muster zu
» machen. (oder eines wo die Seitenteile verschiebbar sind) Das mit dem
» Abstand ist mir nicht "geheuer"

Nun, der Abstand F sollte etwa so gross sein, wie der
Abstand zwischen Magnet und Deiner Last, die Du anheben
willst. (Gemeint ist der Abstand, bei dem Du erste
Magnetische Wirkung spüren willst.) Wenn die Last
erst einmal angezogen ist, spielt der Abstand m.E.keine
Rolle mehr. Übrigens schadet auch ein grösserer Abstand
nichts, wenn Du dann vielleicht ein Normmass für das
U-Eisen nehmen kannst.
»
» Kannst Du mir noch was zu der "sinnvollen" Stärke der Seitenteile "C"
» sagen? Wie gesagt ich habe 10mm angedacht.

Optimal wäre wohl B-2xF also vermutlich 12,5 mm.
(halbe Magnetbreite, da zwei Schenkel)
Etwas weniger würde aber wohl auch noch nicht schaden.
»
» Ich werde mir was überlegen müssen zum Schutz der blanken Magnetflächen,
» auch daher bin ich erstmal von einem allseids geschlossenen Gehäuse
» ausgegangen.

Ich würde das Ganze einschliesslich "F" mit Überstand
an den Seiten in Epoxy eingiessen, und dann das Epoxy
soweit abschleifen, das nur eine dünne Schicht an den
Magnetflächen (zur Last) übrigbleibt. Etwas Farbe
rundherum würde aber wohl auch ausreichen.

» Fertigungstechnisch dürfte die reine U-Profillösung
» jedoch günstiger werden.

Der Aufwand zum Schliessen der Seitenwände dürfte so
gross sein, das sich das nicht lohnt, wenn du den
Korrosionsschutz durch Eingiessen machst. Da wäre es
sicherlich sinnvoller, das ersparte Geld in einen
stärkeren Magneten zu investieren.
Gruss
Harald

PS:Hübsches Bild. Ein Bild sagt eben doch mehr
als tausend Worte...

Hallo Harald,

» » Kannst Du mir noch was zu der "sinnvollen" Stärke der Seitenteile "C"
» » sagen? Wie gesagt ich habe 10mm angedacht.
»
» Optimal wäre wohl B-2xF also vermutlich 12,5 mm.
» (halbe Magnetbreite, da zwei Schenkel)
» Etwas weniger würde aber wohl auch noch nicht schaden.

so darf man das eigentlich nicht berechnen. Damit der gesamte Fluß, ich rechne mal mit 1 Tesla Flußdichte, der durch den Magneten läuft auch durch das Eisen gehen kann, brauchst du etwa die gleiche Querschnittsfläche wie der Magnet hat, also ca. 16 cm^2 bzw. 8 cm^2 pro Schenkel. Bei 10 mm Stärke müßte das U-Profil ca. 8 cm breit sein.

» » Ich werde mir was überlegen müssen zum Schutz der blanken
» Magnetflächen,
» » auch daher bin ich erstmal von einem allseids geschlossenen Gehäuse
» » ausgegangen.
»
» Ich würde das Ganze einschliesslich "F" mit Überstand
» an den Seiten in Epoxy eingiessen, und dann das Epoxy
» soweit abschleifen, das nur eine dünne Schicht an den
» Magnetflächen (zur Last) übrigbleibt. Etwas Farbe
» rundherum würde aber wohl auch ausreichen.

Das wird man ganz sicher eingießen und planschleifen müssen. Wie willst du den Magneten sonst wieder sauberbekommen, wenn sich Späne und sonstiger magnetischer "Dreck" in den Zwischenräumen festsetzt ?

Jörg

» Hallo Harald,
»
» » » Kannst Du mir noch was zu der "sinnvollen" Stärke der Seitenteile "C"
» » » sagen? Wie gesagt ich habe 10mm angedacht.
» »
» » Optimal wäre wohl B-2xF also vermutlich 12,5 mm.
» » (halbe Magnetbreite, da zwei Schenkel)
» » Etwas weniger würde aber wohl auch noch nicht schaden.
»
» so darf man das eigentlich nicht berechnen. Damit der gesamte Fluß, ich
» rechne mal mit 1 Tesla Flußdichte, der durch den Magneten läuft auch durch
» das Eisen gehen kann, brauchst du etwa die gleiche Querschnittsfläche wie
» der Magnet hat, also ca. 16 cm^2 bzw. 8 cm^2 pro Schenkel. Bei 10 mm
» Stärke müßte das U-Profil ca. 8 cm breit sein.

Ich bin davon ausgegangen, das die wirksame Magnetfläche
40x25 ist und das U-Eisen 40 lang. Anscheinend ist die
Fläche aber 40x40. Dann müsste man natürlich schon etwa
80 mm Länge oder 20mm Dicke nehmen. Andererseits spielt
natürlich auch die magnetische Qualität des Eisens
eine Rolle. Falls die Flussdichte des Magneten höher
ist, als die zulässige Flussdichte bis zur Sättigung
des Eisens, müsste der Querschnitt für ein optimales
Ergebnis noch grösser werden. Leider habe ich da auch
keine Überschlagswerte parat.
»
» » » Ich werde mir was überlegen müssen zum Schutz der blanken
» » Magnetflächen,
» » » auch daher bin ich erstmal von einem allseids geschlossenen Gehäuse
» » » ausgegangen.
» »
» » Ich würde das Ganze einschliesslich "F" mit Überstand
» » an den Seiten in Epoxy eingiessen, und dann das Epoxy
» » soweit abschleifen, das nur eine dünne Schicht an den
» » Magnetflächen (zur Last) übrigbleibt. Etwas Farbe
» » rundherum würde aber wohl auch ausreichen.
»
» Das wird man ganz sicher eingießen und planschleifen müssen. Wie willst du
» den Magneten sonst wieder sauberbekommen, wenn sich Späne und sonstiger
» magnetischer "Dreck" in den Zwischenräumen festsetzt ?

Daran hatte ich noch gar nicht gedacht. Also doch Ein-
giessen in Epoxy. Übrigens muss sich Sven ja wohl noch
überlegen, wie er den Magnet nach getaner Arbeit wieder
abhebt...
Gruss
Harald