Haftmagnete von KENDRION sind speziell ausgelegte Haltesysteme, die in der industriellen Hebetechnik, in Aufzugsbremsen und zur Maschinensicherheit eingesetzt werden. Außerdem dienen sie als Türhaltevorrichtungen für den Brandschutz. Hohe magnetische Haltekräfte und individuelle Bauformen für jede Anwendung zeichnen die Elektromagnete aus
Die Vielfalt der Haftmagnete
Funktionsweise
Bei Haftmagneten wird zwischen Elektrohaftmagneten, Permanent-Elektrohaftmagneten und Türhaftmagneten unterschieden. Der Elektrohaftmagnet besteht aus einer gleichspannungserregten Spule, die im bestromten Zustand eine Haftkraft bis zu 30.000 N erreicht. Für langes Halten eignet sich der Permanent-Elektrohaftmagnet, da dieser Haftmagnet im stromlosen Zustand eine Haftkraft bis zu 3.500N erreicht. Die Kendrion Haftmagnete gibt es sowohl als runde Topfmagnete als auch als Haftleisten. Türhaftmagnete werden im Bereich der Brandschutztüren eingesetzt. Die Magnete genügen strengen Sicherheitsrichtlinien und existieren in verschiedenen Designs, die jeweils für Boden-, Wand- oder Deckenmontage ausgerichtet sind.
Anwendungsbereiche
Haftmagnete von Kendrion sind Topfmagnete, die zum Halten bzw. Spannen von ferromagnetischen Werkstücken eingesetzt werden. Die Haftmagnete werden vorzugsweise im Vorrichtungsbau und in den Branchen Automation, Transport und Handling eingesetzt. Für Aufgaben, die lange Haftzeiten ohne Energieverbrauch beinhalten, bieten Permanent-Elektrohaftmagnete Vorteile. Sie stellen sicher, dass eine Last oder Werkstücke sicher - auch bei Stromausfall zuverlässig - gehalten werden.
Was sind Elektro-Haftmagnete?
Elektro-Haftmagnete (Haftmagnete) halten magnetisierbare Werkstücke durch magnetisch erzeugte Kräfte in Position. Nicht magnetisierbare Werkstücke können durch die Befestigung an einer magnetisierbaren Ankerplatte gehalten werden.
Durch die spezifische Gestaltung des Magnetkreises wird die Haftkraft bei kleinstmöglichem Luftspalt maximiert. Eine optimale Anziehung der Ankerplatte aus größerer Entfernung ist bei diesen Geräten nicht gegeben.
Die Haftkraft wird bei Elektro-Haftmagneten durch ein elektromagnetisches Feld erzeugt, bei Permanent-Elektro-Haftmagneten durch ein Dauermagnetfeld.
Konstruktiv weisen diese Magnete einen offenen Magnetkreis auf, der durch das Werkstück bzw. die Ankerplatte geschlossen wird. Die Größe des resultierenden magnetischen Flusses bestimmt die Haftkraft.
Der Grad der Magnetisierbarkeit eines Werkstücks wird durch die relative Permeabilität µrel des Materials bestimmt.
Je größer der magnetische Fluss Φ bei gleichbleibender Haftfläche, der das Werkstück durchdringt, oder je größer die magnetische Induktion B an der Haftfläche ist, desto höher ist die Haftkraft FH.
Wie wird die Haftkraft berechnet?
Die Haftkraft ist die Kraft, die zum Abreißen des Werkstückes von der Haftfläche des Magneten nötig ist. Sie kann mit der Maxwell´schen Zugkraftformel berechnet werden:
B…mittlere Flussdichte im Luftspalt, A...magnetische Haftfläche, μ0...magnetische Flussdichte von Luft
Bei einer magnetischen Flussdichte von 1,6T ergeben sich ca. 1N Haftkraft aus 1mm2 Haftfläche.
Der magnetische Fluss und damit die Flussdichte werden durch den Gesamtwiderstand im magnetischen Kreis bestimmt.
Resthaftkraft von Elektro-Haftmagneten
Die auf Grund der magnetischen Remanenz verbleibende Haftkraft nach Abschalten von Elektro-Haltemagneten nach vorheriger Nennspannung. Sie beträgt je nach Werkstück zwischen 20 und 40% der Haftkraft bei eingeschaltetem Gerät.
Bei den Türhaftmagneten (Typen GTR) wird die Resthaftkraft am Anker durch einen federnden Abdrückbolzen im Magneten überwunden.
Luftspalt δL
Bezeichnet den mittleren Abstand zwischen der Haftfläche des Magneten und der gehaltenen Werkstückoberfläche. Die Form der einander zugewandten Flächen sowie dazwischenliegende unmagnetische Substanzen (z.B. galvanische Überzüge, Lack, Zunder) bilden seine Größe. Auch die Rauigkeit und Unebenheit der Oberfläche wirkt sich wie ein zusätzlicher Luftspalt aus.
Auf Grund der geringen Permeabilität der Luft (µ0 ) ist der Luftspalt die bestimmende Größe für den magnetischen Fluss.
Belegung der Haftfläche
Die Belegung der Haftfläche ist die Kontaktfläche (in %), mit der das Werkstück auf dem Haftmagneten aufliegt. Die Haftkraft pro Flächeneinheit eines Haftmagneten ist über der gesamten Haftfläche annähernd gleich.
Maximal ist die Belegung der Haftfläche (100%), wenn die gesamte magnetische Haftfläche des Magneten vom Werkstück belegt ist.
Materialeigenschaften
Das Magnetgehäuse der Haftmagnete, das den magnetischen Fluss führt, besteht aus Stahl mit hoher Permeabilität.
Daher ist die hohe Haftkraft, wie in den Datenblättern angegeben, mit Ankerplatten bzw. Werkstücken aus Stahl nach S235JR (alte Bezeichnung St37) oder vergleichbaren Materialien erreichbar.
Allerdings kann die tatsächlich erreichbare Haltekraft durch verschiedenen Anwendungsparameter reduziert werden, u.a. durch geringere Permeabilität des Werkstückes. Deswegen ist sie von der Materialsorte abhängig.
Ebenfalls besitzen gehärtete Werkstoffe eine geringere Permeabilität. Als Faustregel gilt: Je höher der Härtegrad ist, desto geringer ist die magnetische Leitfähigkeit und damit auch die erreichbare Haltekraft.
Dicke des Werkstückes
Für jede Gerätegröße gibt es eine optimale Werkstückdicke, die in den jeweiligen Geräteblättern des Kataloges als „Dicke der Ankerplatte“ angegeben ist. In den dazugehörigen Diagrammen lässt sich der Einfluss geringerer Werkstückdicken entnehmen. Eine größere als die dort angegebene Dicke der Ankerplatte führt nicht zur weiteren Erhöhung der Haftkraft.
Reduzierung der Eingangsleistung
Durch Vorschalten eines Spannungsreglers kann die Eingangsleistung reduziert werden. Durch die Spannungsreduzierung wird die Erwärmung und die Haftkraft FH der einzelnen Geräte reduziert.
Alle oben getroffenen Aussagen gelten sowohl für Elektro-Haftmagnete als auch für Permanent-Elektro-Haftmagnete, mit Ausnahme
- der Abhängigkeit der Haftkraft FH von der Betriebsspannung sowie der
- Aussage zur Resthaftkraft
Bei Permanent-Elektro-Haftmagneten wird die permanentmagnetisch erzeugte Haftkraft FH durch Einschalten der Versorgungsspannung neutralisiert. Allerdings hängt die Qualität der Neutralisierung von der angelegten Spannung (Toleranz) und der Spulentemperatur ab. Eine Haftkraft FH =0N wird nur für den exakten Nennstrom erreicht.
Das Bild rehcts zeigt die Größe der Haftkraft FH eines Permanent-Elektro-Haftmagneten in Abhängigkeit vom Nennstrom IN , bei dem die Kraft exakt 0 wird. Je nach Betriebsbedingung wir der Betriebsstrom geringfügig vom Nennstrom abweichen, so dass eine Rest-Haftkraft FR bestehen bleibt. Zu beachten ist, dass bei Steigerung des Stroms über den Nennstrom hinaus die Haftkraft ebenfalls wieder größer wird.
