Was ist ein Magnetkern?
Magnetkerne sind hochpermeable Eisenmetallteile, die üblicherweise mit einer Drahtspule umwickelt und zur Herstellung mechanischer oder magnetischer Geräte verwendet werden. Aufgrund der hohen Permeabilität des Metallkerns können Magnetfeldlinien in sich konzentriert und ein viel stärkeres Magnetfeld erzeugt werden. Diese Komponenten werden in einer Vielzahl industrieller Anwendungen verwendet, einschließlich elektrischer Transformatoren, Elektromagneten, Motoren und Induktionsvorrichtungen.
Bei richtiger Montage kann ein Magnetkern sehr starke, konzentrierte Magnetströme erzeugen. Es gibt fünf grundlegende Faktoren, die die Wirksamkeit eines Magnetkerns bestimmen. Wenn alle fünf Bedingungen erfüllt sind, können extrem leistungsstarke Magnetkerne die von Elektrizität und Permanentmagneten erzeugten Magnetfelder verstärken.
Die fünf Hauptfaktoren bei der Konstruktion des Magnetkerns sind die geometrische Form, der Luftspalt, die Eigenschaften der Kernmetalle, die Betriebstemperatur und die Laminierung. Die Form und der Luftspalt des Magnetkerns beeinflussen den Weg des Magnetfeldes. Die Eigenschaften des Metalls und die Betriebstemperatur beeinflussen, wie sich das Magnetfeld konzentriert und wie der Kern selbst auf Magnetkräfte reagiert. Die Laminierung des Kerns wirkt sich ferner auf die Magnetwege und die Konzentration aus, indem Wirbelströme beseitigt werden, die typische Magnetfelder stören oder einen übermäßigen Wärmestau verursachen könnten.
Während ein Magnetkern definitionsgemäß jedes Stück Eisenmetall sein kann, das mit Draht umwickelt ist, gibt es einige Grundformen, die vorwiegend in industriellen Anwendungen verwendet werden. Diese Formen umfassen den geraden zylindrischen Kern, den I-Kern, den C- oder U-Kern, den E-Kern, den Topfkern, den Ringkern, den Ringkern und den ebenen Kern. Jede dieser Formen bietet spezifische Eigenschaften der Magnetfeldkonzentration. Diese Magnetkernformen können vorteilhaft verwendet werden, wobei manchmal das Magnetfeld einer Spule um mehr als das 1000-fache des anfänglichen Magnetfelds der Spule erhöht wird.
In einigen Fällen unterliegt der Magnetkern aufgrund der Eigenschaften des Metalls, aus dem er hergestellt ist, während des Betriebs einem Energieverlust. In Fällen, in denen ein magnetischer Strom umschaltbar sein muss, kann sich die Bildung eines permanenten Magnetfelds durch den Kern als nachteilig erweisen. Beispielsweise kann ein dauerhaft magnetisierter elektrischer Transformatorkern für seine Aufgabe unbrauchbar gemacht werden. Dieser unerwünschte Magnetismus wird als Hysterese bezeichnet und kann durch die Verwendung von Magnetkernmetallen mit einem niedrigeren Hysteresepunkt umgangen werden. Solche Metalle sind als Weichmetalle bekannt und umfassen Weicheisen und laminierten Siliziumstahl.