Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Elektromagneten bauen


von Carsten M. (carsten_m)


Lesenswert?

Hi

ich brauche einen Elektromagneten, der eine Metallscheibe, die 2cm 
entfernt ist anziehen soll. Die Scheibe wiegt 10g und ich habe ca. 1A 
und 12V zur verfügung.

Kann mir jemand sagen in welcher form ich den Elektromagnet bauen muss 
und welche parameter dieser haben muss, ich habe schon einwenig im forum 
geschaut aber die ganzen formeln verwirren mich nur.

Vielen Dank für eure hilfe.


Gruß
Carsten

von Blackbird (Gast)


Lesenswert?

anziehen oder anheben?

Die Spule muß einen Gleichstromwiderstand von 12 Ohm haben.

Blackbird

von Carsten M. (carsten_m)


Lesenswert?

Der Elekektromagnet muss die Scheibe anziehen, um genauer zu sein die 
Scheibe ist an einer Wippe befestigt die nach unten gezogen werden soll 
und wenn ich mit 10g auf die Wippe drücke geht sie runter.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Lesenswert?

Ein Relais kaufen und zerlegen ist vermutlich der einfachste Einstieg. 
Die werden nach Spannung und Strom sortiert angeboten.

von Joe (Gast)


Lesenswert?

Das ist für den Layen nicht berechenbar.
Auch die Größe der Scheibe ist dabei von Bedeutung.

Zum Ausprobieren:

Weicheisenkern, kann versuchsweise auch eine Schrauben M8 oder M10 sein.
So viele Windungen wie möglich auch die Spule aufbringen. Berechnung 
über den spez. Widerstand so, dass bei genannten 12 Ohm entstehen.

Schraubenenden glatt abschleifen.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Das ist für den Layen nicht berechenbar.

Für Laien aber leicht:

http://www.daycounter.com/Calculators/Magnets/Solenoid-Force-Calculator.phtml

Er braucht 0.2N, also bei einem Magnetkern von 1cm Durchmesser mit 1300 
Windungen erreichbar wenn 1A fliessen wird.

Grundlagen:

Beitrag "Starken Elektromagnet bauen"

von F. F. (foldi)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
>> Das ist für den Layen nicht berechenbar.
>
> Für Laien aber leicht:
>
> http://www.daycounter.com/Calculators/Magnets/Solenoid-Force-Calculator.phtml
>
> Er braucht 0.2N, also bei einem Magnetkern von 1cm Durchmesser mit 1300
> Windungen erreichbar wenn 1A fliessen wird.
>
> Grundlagen:
>
> Beitrag "Starken Elektromagnet bauen"

Mein Gott, wie ziehst du das alles immer so schnell aus dem Hut?
Tolle Links!

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Man könnte auch einen Zugmagneten kaufen und den Zuganker an der Wippe 
befestigen.

von F. F. (foldi)


Lesenswert?

Kann man eigentlich einen Neodym Magnetfeld mit einer gegen gepolten 
Spule beeinflussen? Also quasi das Magnetfeld abschwächen (oder sogar 
verstärken).

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Noch ein Tipp. Die Zugkraft des Elektromagneten ist näherungsweise 
umgekehrt proportional zum Quadrat der Länge des Luftspalts.
Insofern ist es günstiger näher an den Drehpunkt der Wippe zu gehen, 
denn die Kraft an der Wippe nimmt nur linear mit der Hebelarmlänge zu 
(Drehmoment, Hebelgesetz)

von F. F. (foldi)


Lesenswert?

Udo Schmitt schrieb:
> Insofern ist es günstiger näher an den Drehpunkt der Wippe zu gehen,
> denn die Kraft an der Wippe nimmt nur linear mit der Hebelarmlänge zu
> (Drehmoment, Hebelgesetz)

Kommt auf die Seite an. Denn es gilt immer noch, "Was des Schlossers 
Armes Kraft nicht schafft, der Schlosser mit dem Hebel macht!".

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Frank O. schrieb:
> Kann man eigentlich einen Neodym Magnetfeld mit einer gegen gepolten
> Spule beeinflussen? Also quasi das Magnetfeld abschwächen (oder sogar
> verstärken).

Kann man, so funktionieren meines Wissens auch MRT Geräte. Da ist ein 
konstantes starkes Magnetfeld, und das wird bei der eigentlichen Messung 
mit Wechselfeldern überlagert.

von Joe (Gast)


Lesenswert?

Das g in der Formel von MaWin's Calculator ist der Abstand zu einer 
unendlich großen Fläche der dem Magneten gegenüberstehenden Scheibe.

A ist die durchflutete Fläche, wenn der gesamte magnetische Fluss durch 
dies Fläche verläuft. Dies ist in dem vorgegebenen Problem sicher nicht 
der Fall.

Die darin enthaltene Idealisierung ohne das Umfeld zu betrachten trift 
mit guter Näherung zu, wenn der Durchmesser der Fläche A etwa 100 Mal 
größer ist als der Luftspalt g.

Desweiteren wurde die relative Permeabilitätskonstante nicht beachtet.

Also Formeln muss man erst verstehen, bevor man sie anwendet.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Frank O. schrieb:
> "Was des Schlossers
> Armes Kraft nicht schafft, der Schlosser mit dem Hebel macht!".

Nein das nützt dir nix, denn die "Armes Kraft" des Magnets nimmt zum 
Quadrat mit der Hebellänge ab, die benötigte Kraft aber nur linear.

Je länger also dein Hebel, desto stärker muss der E-Magnet werden.

von F. F. (foldi)


Lesenswert?

Udo Schmitt schrieb:
> Frank O. schrieb:
>> Kann man eigentlich einen Neodym Magnetfeld mit einer gegen gepolten
>> Spule beeinflussen? Also quasi das Magnetfeld abschwächen (oder sogar
>> verstärken).
>
> Kann man, so funktionieren meines Wissens auch MRT Geräte. Da ist ein
> konstantes starkes Magnetfeld, und das wird bei der eigentlichen Messung
> mit Wechselfeldern überlagert.

Bräuchte man dann nur eine geringere Kraft das Feld zu scnhwächen?

So könnte man, wenn das so geht, Transportmagnete (Bagger auf dem 
Schrottplatz)sicher kleiner und leistungsfähiger bauen und hätte noch 
zusätzlich die Sicherheit, wenn der Strom ausfällt, dass die Last nicht 
runter fallen würde, weil der Magnet dann mit voller Leistung arbeiten 
würde.

Patent angemeldet!

von Joe (Gast)


Lesenswert?

Noch eine elementare Anmerkung.

Wenn eine Kraft erforderlich ist, die sich aus einer Masse von 10g 
ergibt, dann ist diese Kraft F=0,1N.

Die geringste Reduzierung des Abstandes läßt die wirksame Kraft 
quadratisch anwachsen. Kraftreserven sind somit nur in kleinem Maße 
notwendig, die 100% Reserve (0,2N) sind übertrieben.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Frank O. schrieb:

> Kann man eigentlich einen Neodym Magnetfeld mit einer gegen gepolten
> Spule beeinflussen? Also quasi das Magnetfeld abschwächen (oder sogar
> verstärken).

Genauso sind typische, moderne bistabile Relais aufgebaut.
Gruss
Harald

von F. F. (foldi)


Lesenswert?

Harald Wilhelms schrieb:
> Frank O. schrieb:
>
>> Kann man eigentlich einen Neodym Magnetfeld mit einer gegen gepolten
>> Spule beeinflussen? Also quasi das Magnetfeld abschwächen (oder sogar
>> verstärken).
>
> Genauso sind typische, moderne bistabile Relais aufgebaut.
> Gruss
> Harald

Hallo Harald,

ich lese dich und dein Wissen doch immer wieder gern. :-)

von Blackbird (Gast)


Lesenswert?

>> Kann man eigentlich einen Neodym Magnetfeld mit einer gegen gepolten
>> Spule beeinflussen? Also quasi das Magnetfeld abschwächen (oder sogar
>> verstärken).
>
>Genauso sind typische, moderne bistabile Relais aufgebaut.


Nicht ganz: der Dauermagnet im bistabilen Relais dient nur der 
Endlagenhaltung. Sein Magnetfeldfluß wird nicht verstärkt oder 
abgeschwächt, sondern nur beim Umschalten unterbrochen. Das Magnetfeld 
zum Umschalten wird ausschließlich von den Spulen aufgebracht.

Blackbird

von Carsten M. (carsten_m)


Lesenswert?

Hi

danke erstmal für die vielen Antworten ihr habt mir schon sehr 
weitergeholfen, ein zwei Fragen bleiben mir aber noch.

Welchen Durchmesser muss denn der kupferdraht haben und welchen Kern 
sollte ich verwenden und wo kann man solche Kerne kaufen?

Muss ich einen Zugmagneten irgendwie besonders aufbauen? Ich habe mir 
bereits diesen Elektromagnet gekauft 
http://www.ebay.de/itm/12V-DC-4W-11-LB-5kg-Holding-Electromagnet-Lift-Hubmagnet-Elektromagnet-25mm-/261079620845?pt=Elektromechanische_Bauelemente&hash=item3cc98edced 
der soll ja 25N haben aber der schafft es nicht über über die Distanz 
von 2cm die Kraft aufzubringen owohl ja 0.2N aussreichen sollen.

von F. F. (foldi)


Lesenswert?

Carsten M. schrieb:
> Muss ich einen Zugmagneten irgendwie besonders aufbauen? Ich habe mir
> bereits diesen Elektromagnet gekauft
> Ebay-Artikel Nr. 261079620845
> der soll ja 25N haben aber der schafft es nicht über über die Distanz
> von 2cm die Kraft aufzubringen owohl ja 0.2N aussreichen sollen.

Zwei Zentimeter sind aber auch schon ein ganz schönes Stück für einen 
kleinen E-Magneten.

von F. F. (foldi)


Lesenswert?


von Carsten M. (carsten_m)


Lesenswert?

Das problem ist, dass die Wippe auch manuell bewegt werden soll aus 
durch einfaches drücken und das ist ja bei den hubmagnete glaube nicht 
möglich.

Kann ich diesen Ferrit-Antennenstab 
http://www.conrad.de/ce/de/product/535575/Ferrit-Antennenstab-01-3-MHz/?ref=detview1&rt=detview1&rb=1 
als kern verwenden und soll ich lieber einen 0,4mm oder o,6mm 
kupferdraht nehmen?

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Carsten M. schrieb:
> aber der schafft es nicht über über die Distanz
> von 2cm die Kraft aufzubringen owohl ja 0.2N aussreichen sollen.

Du hast den Beitrag von mir aber schon gelesen, oder?

Udo Schmitt schrieb:
> Noch ein Tipp. Die Zugkraft des Elektromagneten ist näherungsweise
> umgekehrt proportional zum Quadrat der Länge des Luftspalts.
> Insofern ist es günstiger näher an den Drehpunkt der Wippe zu gehen,
> denn die Kraft an der Wippe nimmt nur linear mit der Hebelarmlänge zu
> (Drehmoment, Hebelgesetz)

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Ferrit

Vollkommen ungeeignet, du braucht 1 Tesla oder mehr Magnetisierung,
Ferrit macht 0.4. Aus Eisen sollte er schon sein.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


Lesenswert?

Ferritstab für Gleichstrom? Nein der ist für Lang/Mittel/Kurzwelle 
gedacht.
Im alten Märklinbaukasten gab es einen Elektromagneten, dazu einen (ca 
3cm langen, 0,5cm Durchmesser) Eisenstab und einen gleich großen 
Messingstab, die man hintereinander schrauben konnte. Der Messingstab 
war in Ruhelage im Innenloch des Magneten und beim Einschalten wurde der 
Eisenstab hineingezogen.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Carsten M. schrieb:
> Das problem ist, dass die Wippe auch manuell bewegt werden soll aus
> durch einfaches drücken und das ist ja bei den hubmagnete glaube nicht
> möglich.

Glauben heisst nicht wissen.
Bei einem Servo ist das nicht möglich, bei einem Zugmagneten in der 
Regel schon
Beispiel:
http://www.pollin.de/shop/dt/Mzg2OTU2OTk-/Bauelemente_Bauteile/Mechanische_Bauelemente/Relais_Zugmagnete/Zugmagnet_CII_A1464.html

von Carsten M. (carsten_m)


Lesenswert?

Auf grund der Größe des Elektromagntetn kann ich den Elketromagneten 
nicht näher an den drehpunkt setzen, da ansonsten die Wippe nicht den 
vollen auschlag hat da sie vorher auf dem Elektromagnet aufsetzt.

Gut der Ferritkern ist Geschichte :)

Ich könnte also einfach ein Eisenrohr nehmen und darum den kupferdraht 
wikeln und in das Einsenrohr könnte ich dann zum beispiel ein Nagel 
hineinziehen der an der wippe befestigt ist. Würde das gehen?

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Ein Eisenrohr damit es die ganze Magnetkraft von dem Nagel abschirmt ?
Wie widersinnig ist das denn ?
Als wärmefestes Rohr nimmt man dünnes Messingrohr oder so.

von Martin S. (sirnails)


Lesenswert?

Also das Ganze hat ein Problem: Und dass sind die 2cm Abstand. Im 
Homogenen Feld ist die Berechnung relativ einfach. Im inhomogenen Feld, 
dass sich automatisch an der Austrittsstelle des magnetischen Flusses 
vom Metallkern zur Luft (Unterschiedliches µ) ergib, wird es schwierig. 
Man könnte hier ein homogenes Feld annehmen, müsste aber dafür die 
Streuinduktivität kennen.

von Anette Schavan (Gast)


Lesenswert?

Mal ne doofe Frage.
Was passiert eigentlich wenn die Windungen kreuz und quer (freihändig) 
und ohne Wickelhilfe auf dem Spulenkörper aufgewickelt werden? 
Beeinflußt das die Hubkraft? Was kommt der erzeugten Kraft eigentlich 
physikalisch (mathematisch proportional) am nächsten? Der magnetische 
Fluß?
Was passiert, wenn ich mittendrinn eine Schlaufe lege und die 
Wickelrichtung umkehre?

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Anette Schavan schrieb:
> Mal ne doofe Frage.

Nee nee Anette, mach mal deine Doktorarbeit schön selbst.

von Martin S. (sirnails)


Lesenswert?

Bei der Luftspule ja, beim Eisenkern kaum.

von Carsten M. (carsten_m)


Lesenswert?

Ok hab es jetzt mit einem Messingrohr mit 0,8mm Durchmesser, einem 
Kupferlakdracht von 0,2 mm Durchmesser und einem Nagel probiert und es 
funktioniert einigermaßen aber es kann noch verbessert werden.

Dies bezüglich hab ich zwei Fragen ist es jetzt besser ein Messingrohr 
mit einem kleineren Durchmesser zu nehmen?

Und sollte ich lieber ein Kupferlackdraht mit großerem Durchmesser 
nehmen und dann aber weniger Wicklungen drauf bekommen oder lieber einen 
dünneren und mehr Wicklungen?

Danke für eure hilfe.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Das magnetische Fluss ist ungefähr proportional zum Strom und zur 
Windungszahl.

von Martin S. (sirnails)


Lesenswert?

Wie kommst Du auf ein Messingrohr? Eisen nimmt man schon deshalb, weil 
es durch sein hohes µ_FE die magnetischen Feldlinien hervorragend 
bündeln kann. Dann nimmt man auch kein Rohr, sondern ein solides 
Material, da Du keinen Fluss in der Luft haben willst, denn dieser ist 
um den Faktor 4*PI*10^-7 kleiner.

von Carsten M. (carsten_m)


Lesenswert?

Udo Schmitt schrieb:
> Das magnetische Fluss ist ungefähr proportional zum Strom und zur
> Windungszahl.

Danke. Und wie verhält es sich mit dem Durchmesser des Messingrohres?

Ich nehme deswegigen ein Messingrohr weil mir oben gesagt wurde ein 
Eisenrohr wäre ungünstig, ich will ja einen Nagel den ich an der Wippe 
befestigt habe in das Rohr hinziehen lassen.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Martin Schwaikert schrieb:
> Wie kommst Du auf ein Messingrohr?

Weil er seine Spule nicht auf verfestigte Luft wickeln kann.
In dem Rohr soll sich dann der Anker bewegen.
Siehe Vorschlag von MaWin
Beitrag "Re: Elektromagneten bauen"

von Elektriker (Gast)


Lesenswert?

> Weil er seine Spule nicht auf verfestigte Luft wickeln kann.
Dann probiere er mal mit verfestigtem Wasser (=Eiszylinder).

 > In dem Rohr soll sich dann der Anker bewegen.
Dafür gibt es ein fertiges Produkt: elektrischer 2-Klang-Gong.
Der Hub ist ganau passend, braucht 8...12 V~ und 1A.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Ok hab es jetzt mit einem Messingrohr mit 0,8mm Durchmesser,
> besser ein Messingrohr mit einem kleineren Durchmesser zu nehmen?

NOCH kleiner ? Irrsinn.
Welche Nagel ist dünner als 0.8mm ?
Schon Nadeln sind 1mm.

> einem Kupferlakdracht von 0,2 mm Durchmesser
> Kupferlackdraht mit großerem Durchmesser nehmen

NOCH dicker ?
Du brauchst 1300 Amperewindungen.
Wie du das machst, ob mit viel Ampere und wenig Windungen
oder wenig Ampere und vielen Windungen,
ist egal, nur die benötigt Spannung verändert sich.

Wenige Windungen brauchen nur wenige Volt (oder sogar
weniger als 1 Volt) die man selten hat. Meist versucht
man auf 12V oder zumidnest 5V zu kommen, also langen
dünnen Draht.

> und dann aber weniger Wicklungen drauf

Windungen nennt sich das, Windungen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.