Magnet-Aktuator

Das Nutzen von magnetischen Feldern zum Zwecke des Aufbringens oder des Entfernens der magnetischen Eigenschaft von ferromagnetischen Stoffen, als auch zum Zwecke des Wandelns von elektrodynamischer Energie in eine elektrische oder in eine mechanische Arbeit, erfordert elektrotechnisch oder mechanisch wirksame Gegenstände, mittels derer die gerichtet bewegten, elektrischen Ladungen in elektrisch leitfähigen Stoffen in Wechselwirkung gebracht werden können zu den Polarisationsebenen von magnetisierbaren Stoffen. In magnetischen Geräten oder Aktuatoren bildet der aus einem elektrisch oder magnetisch erregbaren Stoff bestehende Polkörper in Gestalt eines Elektro- oder eines Dauermagneten den hauptsächlichen Gegenstand, der die Betätigungs- oder Wirkweise bestimmt.

• Auf- und Ent-Magnetisiergerät

Die Geräte für das Auf- oder das Entmagnetisieren von magnetisierbaren Stoffen bestehen im Wesentlichen aus einer elektrischen Spannungsquelle, deren geregelte Ausgangsstromstärke eine Leiterschleife aus einem elektrisch leitfähigen Stoff erregt und innerhalb der Leiterschleife ein gerichtetes magnetische Feld von der zuvor bestimmten Stärke erzeugt. Die wirksame Stärke des von der erregten Leiterschleife bewirkten Magnetfelds beträgt bei dem Auf- und Entmagnetisiergerät wenigstens dem Wert der Koerzitivfeldstärke des in seinem magnetischen Zustand zu ändernden Stoffes. Ein ständiger Einfluss auf den magnetischen Zustand eines Stoffes geht aus von Kompensationsgeräten, welche die Wirkung zwischen dem aus diesem Stoff bestehenden Körper und dem diesen umgebenden Magnetfeld mindern oder stärken. Die elektrisch erregt Leiterschleife des Magnetisiergeräts wirkt als ein Elektromagnet und übt unter Vernachlässigung der Lorentz-Kraft bei einem quasi-statischen Fluss eine Anziehungskraft aus auf magnetisierbare Stoffe.

• Magnet-Schalter, Schütz und Relais

Die von einer elektrisch erregten Leiterschleife auf magnetisierbare Stoffe ausgeübte Anziehungskraft wirkt in Magnetschaltern, Schützen und Relais entgegen einer mechanisch erzeugten Rückstellkraft auf die bewegliche Schaltbrücke, durch die der elektrische Kreis geschlossen oder geöffnet wird. Das Reed-Relais, in denen die elektrisch leitfähige Schaltbrücke zugleich den magnetischen Fluss führt, schließt unter Einwirkung eines entsprechend gerichteten Magnetfelds von ausreichender Stärke den inneren elektrischen Pfad. Durch den Einsatz von wenigstens einem zusätzlichen Schaltglied mit abweichenden magnetischen Eigenschaften oder eines Kompensationsmagneten ist der Einfluss von Fremdfeldern behebbar.

• Hebe- und Trag-Magnet

Ein magnetisierbarer Stoff, der als Kern innerhalb und als Joch außerhalb der Leiterschleife gelagert ist, leitet den magnetischen Fluss zu den in üblicher Weise in einer Ebene liegenden Polen von dem Hebe- oder Tragmagnet, aus denen eine gerichtete Magnetkraft hervor geht. Elektrisch überwachbare und steuerbare Geräte, die dem wiederholbaren Antreiben, Abbremsen, Betätigen oder Befestigen von mechanischen Stellgliedern dienen, beinhalten üblicherweise magnetisierbare Bestandteile, von denen ein magnetisches Feld ausgeht, dessen Kraft auf einen elektrisch erregten oder ferromagnetischen Stoff eine gerichtete Bewegung erzeugt oder hemmt. Magnetische und magnetisierbare Körper lassen sich mittels der zwischen diesen wirkenden Zug- oder Schubkräfte in einem festen Abstand zueinander oder in einem als magnetische Levitation benannten Schwebezustand halten. In einem elektrisch leitfähigen Körper treibt die von einem magnetischen Wechselfeld induzierte elektrische Spannung einen Stromstärkewirbel, dessen magnetisches Feld, der Regel von Lenz gemäß, dem erregenden Wechselfeld entgegen gerichtet ist. Mittels der abstoßenden Kraft zwischen dem Erreger des äußeren magnetischen Wechselfeld und dem induzierten paramagnetischen Feld kann ein elektrisch leitfähiger Körper in einem Schwerefeld einen Schwebezustand annehmen.

• Haft- und Halte-Magnet

Eine einfach gestaltete aber wirksame Magnet-Baugruppe bildet der Haft- oder Haltemagnet als Stellglied in magnetischen Schaltgeräten, in magnetischen Kupplungen, in magnetischen (Ruhestrom-) Bremsen oder in schnell schaltenden Riegel-Aktuatoren. In diesen Aktuatoren bildet eine ferromagnetische Haftplatte den Anker, der als Brücke für den magnetischen Fluss den Spalt zwischen den Polflächen eines magnetisierten Ständers schließt. Gegen die magnetische Anziehungskraft wirken auf den Anker dessen Gewichtskraft, die Reaktionskraft des Ständers und die Last aus dem Energiespeicher, der im Falle einer die Anziehungskraft überwiegenden Lösekraft die Riegelmechanik treibt und somit den bistabilen Schaltzustand monodirektional ändert. Die mit dem Lösen des Ankers von den Polflächen des Ständers einhergehende Bewegung kann entweder unmittelbar oder über eine Wirkkette von Sperrhebeln (Klinken), welche die Haltekraft von der Halteplatte auf das Stellglied übersetzen, den Riegel betätigen. Die Haft- oder Haltemagnete dienen üblicherweise dem rückstellbaren Öffnen einer Rückhalte- oder Sicherungs-Einrichtung, sind aber auch als rückstellbare Sperren oder Schließer eingesetzt.

Schnell-schaltender Betätigungsmagnet für das elektrisch gesteuerte, kraftbetätigte Lösen von sicherheitsbezogenen Einrichtungen in Fahr- und Flugzeugen

• Hub- und Zug-Magnet

In einer Magnetbaugruppe, deren weichmagnetischer Ständer die Mantelfläche eines Ankers umschließt und diesen linear führt, wirken die Schub- oder Zugkräfte in die Richtung des von einem magnetischen Ständer ausgehenden magnetischen Hauptfeldes und ermöglichen dem Anker ein gradliniges Bewegen von begrenzter Weite. Das Erregen der Leiterschleife bewirkt über den Ständer auf den Anker eine Kraft, welche entgegengerichtet ist zu der Kraft, die den Anker in einer der beiden stabilen Endlagen hält. In einem mono-stabilen Hub- oder Zugmagneten wirken in der stabilen Endlage die Rückstellkraft eines elastischen Bauteils oder eines Elektro-, Magnet- oder Schwerkraft-Felds auf den Anker. Ein zusätzlicher Haftmagnet oder eine Schaltwippe ermöglichen den bi-stabilen Ruhezustand des Ankers in den Lagen an den beiden Enden der freien Stellstrecke.

Hubmagnet für das elektrisch gesteuerte, kraftbetätigte Stellen von gradlinig beweglichen Maschinen-Elementen

• Ablenk-, Trenn- und Lösch-Magnet

Die von einem magnetischen Feld auf bewegte elektrischer Ladungen ausgeübte Kraft beeinflusst die Richtung und die Größe der Bewegung von den Trägern einer elektrischen Ladung und von elektrisch geladenen Stoffen. Der elektrodynamischen Wirkweise gemäß bewirkt das Bewegen eines elektrisch geladenen Stoffes oder eines elektrisch leitfähigen Stoffes durch ein magnetisches Feld das Trennen der Träger einer negativen elektrischen Ladung von den Trägern einer positiven elektrischen Ladung. Das Trennen von den bipolaren Ladungen in Siemens’schen oder in Hall‘schen Generatoren äußert sich an den Enden einer Schleife aus einem elektrisch leitfähigen Stoff als elektrische Spannung. Das Ablenken von monopolaren Ladungen oder von Trägern einer monopolaren Ladung wird beispielsweise genutzt für das Ausrichten der Ladungsträgerbahn in einer Elektronenröhre, in einem Elektronenstrahl- oder Plasma-Erzeuger als auch für das Löschen von Lichtbögen in elektromagnetisch betätigten Schaltgeräten.

• Schwing- und Repetier-Magnet

Die gradlinig oder bogenförmig schwingende Bewegung eines weichmagnetischen Ankers entsteht infolge der Wirkung einer pulsierenden Zugkraft in Richtung des von einem magnetischen Ständer ausgehenden, sich periodisch ändernden magnetischen Feldes. Gegen eine auf den Anker wirkende Rückstellkraft wird dieser von der sich zeitlich ändernden Zugkraft aus der Ruhelage gelenkt. Die zeitliche Änderung des magnetischen Ständerfelds wird hervorgerufen durch eine elektrische Wechselspannung oder durch eine Selbstunterbrechung der elektrischen Stromstärke nach der Wirkweise von dem „Wagner’schen Hammer“.

Das periodische Schalten einer elektrischen Stromstärke mittels eines magnetischen Felds, welches infolge einer zunehmenden Erregung einen Ladungsträgerstrom sperrt und diesen mit der daraufhin folgenden Entmagnetisierung wieder frei gibt, erhält sich selbst in einem angeregten elektromagnetischen Schwingkreis mit einer Funkenstrecke oder in einem Magnetron mit einer Elektronenröhre. Mangels einer in Bezug auf die elektrischen Ladungen trägen Feder-Masse-Unruhe ermöglichen der mit einer Tesla- oder mit einer Magnetron-Spule bestückte induktions- und widerstandsarme Schwingkreis eine Schaltperiodendauer von weniger als einer Nanosekunde und somit das Erzeugen von Mikrometerwellen.

In einem Schwingmagnet mit einem eisenlosen Anker ermöglicht die infolge einer sich periodisch ändernden elektrischen Stromstärke wechselnde Erregung einer schwingfähig gelagerten Leiterschleife deren reversierende Bewegung in einem von dem Ständer bewirkten Magnetfeld.
Schwingmagnete mit einem eisenlosen Anker oder mit einer Schwingspule „Voice Coil“ sind aufgrund der geringen Masse und einer Stellkraft, die dem Produkt aus der elektrischen Stromstärke und dem magnetischen Fluss proportional ist, geeignet für das Erzeugen von Bewegungen im Bereich der Geschwindigkeit von akustischen Schwingungen.
Gegenüber einem eisenlosen Anker bewirkt in einem ferromagnetischen Anker die größere Flussdichte bei gleicher Feldstärke und gleicher Erregerstromstärke eine größere Stellkraft, aber auch eine größere Induktivität und Remanenz.
Schwingmagnete mit einem ferromagnetischen Anker oder einer Kernspule betätigen beispielsweise einen Magnethammer, einen Rüttelmagnet „Shaker“ oder ein Messwerk, deren Kraft dem Augenblickswert des Produkts aus der elektrischen Stromstärke und dem magnetischen Fluss proportional ist. Werden der Anker und der Ständer von derselben elektrischen Stromstärke erregt, wirkt zwischen diesen eine Kraft, die dem Effektivwert des Produkts aus der Stromstärke und dem magnetischen Fluss proportional ist. Derartige Kerneisen sind geeignet als unidirektionaler Antrieb und als Messwerk mit einer begrenzten Stellstrecke.

Schwingmagnet für das bogenförmige Bewegen von Gegenständen	Magnet mit Schwingspule für das gradlinige Bewegen von Gegenständen

• Magnetostriktiver Aktuator

In dem Gefüge von ferromagnetischen Stoffen bewirkt das magnetische Feld eine mit der Polarisierung einhergehende, reversible mechanische Spannung. Folglich erfährt ein aus dem ferromagnetischen Stoff bestehender Körper in dem magnetischen Feld während des Magnetisierens in Richtung des Feldes entweder ein Dehnen, wie im Falle von Eisen mit einem positiven Magnetostriktionswert, oder ein Stauchen, wie im Falle von Nickel mit einem negativen Magnetostriktionswert. Unter dem Einfluss von einem magnetischen Wechselfeld erfolgt unter der Abgabe von Wärme ein ständiges Umformen des Körpers als periodische Längenänderung synchron und proportional zu dem Grad der Magnetisierung. Die infolge der Formänderung an der Oberfläche des Körpers auftretende Schwingung ermöglicht das Erzeugen einer Bewegung nach der Wirkweise eines Wanderwellenmotors.

Der Magnetostriktion entgegen gerichtet wirkt in magnetoelastischen Stoffen eine mechanische Spannung zurück auf die umkehrbare Polarisierung des Gefüges von ferromagnetischen Körpern in einem magnetischen Feld. Der Einfluss einer mechanischen Spannung auf das Gefüge eines ferromagnetischen Körpers leitet den magnetischen Fluss darin in der als Villari-Effekt benannten Vorzugsrichtung, die entweder in die Richtung der Hauptspannung, wie im Falle von Eisen mit einem positiven Magnetostriktionswert, oder Quer zu der Hauptspannung, wie im Falle von Nickel mit einem negativen Magnetostriktionswert, weist. Genutzt wird der Villari-Effekt in kornorientierten Elektroblechen aus einem kaltgewalzten Ferrit-Stahl und in vormagnetisiert wärmebehandelten Magnetkernen.

• Dreh-Magnet, Torque- und Schritt-Motor

Unter dem Wirken von Schub- oder Zugkräften in dem von einer elektrisch erregten Leiterschleife ausgehenden magnetischen Feld führt der in Bezug zum Ständer drehbar gelagerte Anker eine Bewegung von einer begrenzten Strecke um die Drehachse aus. Der ohne einen Umschalter, einen Polwender oder ohne einen zusätzlichen Drehimpuls, der das Rastmoment des Ankers infolge der Anziehung von einander gegenüberstehenden Polen überwindet, größtmögliche Drehwinkel des Ankers entspricht dem Winkel der Pol- oder der Zahnteilung. Dreh-Magnete, die eine einzige Leiterschleife oder einen einzigen Leiterschleifenstrang beinhalten, somit nur einphasig erregbar sind, erfordern für das Erzeugen eines gerichteten Drehmoments entweder einen außerhalb der magnetischen Mitte der Pole gelagerten Anker oder eine zu dessen Drehkreis asymmetrische Form der Pole, die beispielsweise im Falle eines Spaltpolmotors aus einem Haupt- und einem Nebenpol-Paar bestehen können.

Spaltpolmotor für das unbegrenzte Drehen von Gegenständen

Drehmagnete, die aufgrund der Anzahl von elektrisch unabhängigen Leiterschleifen mehrphasig erregbar sind, erhalten die Richtung des Drehmoments aus der Polarität der aufeinander folgenden Magnetisierungsphasen. Die von einer mehrphasigen elektrischen Wechselstromstärke aus einem dynamischen Elektrizitätserzeuger, einem Wechselrichter oder von einem phasenbeeinflussenden Energiespeicher bewirkte abschnittsweise Magnetisierung ermöglicht durch das Überschreiten der Rastwinkel die vollständige und umkehrbare Kreisbewegung des Ankers.
Im Falle von Gleich- und Universalstrom-Maschinen erfolgt der Polaritätswechsel bei dem Überschreiten der Rastwinkel mittels eines mechanischen Polwenders, während bei bürstenlosen Gleichstrom- und Schritt-Maschinen die Erregungsfolge von der speisenden Wechselspannung oder von einem elektrischen Kommutator bestimmt wird. Drehmagnete mit einem eisenlosen Anker oder einer Drehspule sind aufgrund der geringen Masse geeignet für das Erzeugen von schnellen Bewegungen infolge eines Drehmoments, welches dem Produkt aus der elektrischen Stromstärke und dem magnetischen Fluss proportional ist. Gegenüber einem eisenlosen Anker bewirkt in einem ferromagnetischen Anker die größere Flussdichte bei gleicher Feldstärke und gleicher Erregerstromstärke eine größere Stellkraft, aber auch eine größere Induktivität und Remanenz. Drehmagnete mit ferromagnetischem Anker oder einer Drehspule betätigen beispielsweise eine mechanische Maschine, ein Gangwerk oder ein Messwerk, deren Kraft dem Augenblickswert des Produkts aus der elektrischen Stromstärke und dem magnetischen Fluss proportional ist.

2-strängiger, 24-poliger Schrittmotor in einem Gehäuse mit 25mm Durchmesser	2-strängiger, 24-poliger Schrittmotor in einem Gehäuse mit 35mm Durchmesser
Schrittmotor mit 6-stufigem Rädertrieb für das gradlinige Bewegen von Riegeln	Schrittmotor mit 3-stufigem Rädertrieb für das drehende Bewegen von Riemen

• Wechsel-, Wander- und Drehfeld-Maschine

Das magnetische Feld von einer sich zeitlich oder örtlich ändernden Stärke und Polarität bewirkt Zug- und Schubkräfte auf ferromagnetische Stoffe, Querkräfte auf elektrische Ladungen und elektrische Spannungen in Körpern, welche von dem sich ändernden magnetischen Feld durchsetzt sind.
Unter dem Einfluss von Schub- oder Zugkräften in dem von einer elektrisch erregten Leiterschleife radial, axial oder transversal ausgehenden magnetischen Ständerfeld führt der in Bezug zu dem Ständer drehbar gelagerte Anker eine dem Weg der magnetischen Pole in Umfangsrichtung folgende Bewegung um die Drehachse aus.
Im Falle einer Induktions- oder Asynchronmaschine, deren Anker mit wenigstens einer Leiterschleife bestückt ist, wird das die Drehbewegung bewirkende Moment im Wesentlichen durch die von dem Ständermagnetfeld auf die frei beweglichen elektrischen Ladungen in der Leiterschleife ausgeübte Querkraft bewirkt.
Im Falle einer Reluktanz- oder Synchronmaschine, deren Anker oder Polrad über dem Umfang angeordnete magnetische Bereiche mit einer hervorgehobenen magnetischen Permeabilität und Remanenz aufweist, wird das die Drehbewegung bewirkende Drehmoment im Wesentlichen durch die von dem Ständermagnetfeld auf die ferromagnetischen Bereiche ausgeübte Zugkraft erzeugt. Über die Zugkraft, die der Stärke der änderbaren Erregung von dem Polrad folgt, ist das Drehmoment der Synchronmaschine einstellbar. Ein berührungsloses Erregen des Polrads mittels eines ständerfesten Elektromagneten wird ermöglicht durch einen Gleichrichter in einem Anker mit Wicklung oder durch einen Klauenpolring als Anker ohne Wicklung.
Die Geschwindigkeit, mit der die Magnetpolpaare einer Wechsel- oder einer Drehfeldmaschine auf dem kreisförmigen Ständer umlaufen beziehungsweise den bogenförmigen Ständer eines Wanderfeldmotors überstreichen, begrenzt die Winkelgeschwindigkeit des Ankers von einer einfach gespeisten, mehrphasig erregbaren elektrischen Maschine. Ausgehend von dem einfachsten Ständer mit einem einzigen Polpaar mindert bei gegebener Frequenz der Wechselspannung die mit jedem weiteren Polpaar kleiner werdende Polteilung die Umlaufgeschwindigkeit des magnetischen Feldes. Der Einsatz von Ständerspulen in getrennten Wicklungen von unterschiedlicher Polpaarzahl oder aber in einer Dahlander-Schaltung ermöglicht ein Ändern der Drehgeschwindigkeit in einem ganzzahligen Bezug beziehungsweise um die Zahl 2. Für den Betrieb einer Drehfeldmaschine mit einer Wechselspannung sind der Steinmetz-Schaltung entsprechend ein Kondensator oder eine Drosselspule an den Leiter und an den freien Wicklungsstrang der Maschine zu schließen.
Die Mittels einer elektrischen Spannung, die aus einer äußeren Elektrizitätsquelle der Ankerwicklung zugeführt die darin induzierte Spannung überlagert, sind der Bedarf des Ständers an Magnetisierungsenergie als auch die Drehzahl und die Drehrichtung des Ankers im Grund- und im Feldschwächbetrieb einer doppeltgespeisten, mehrphasig erregbaren elektrischen Maschine regelbar.
Die Repulsionsmaschine, als eine doppeltgespeisten, mehrphasige erregbare elektrische Maschine, beinhaltet anstelle eines Schleifringläufers einen Anker mit einem mechanischen Polwender und mit darauf in Umfangsrichtung beweglich gelagerten Bürsten. Mittels der beweglichen Bürsten lassen sich über die Stärke und die Richtung des von dem Magnetfeld des mehrphasigen Ständers induzierten Ankermagnetfelds das Drehmoment und die Drehrichtung der Maschine stellen.

Drehfeldmotor mit Messaufnehmer für das unbegrenzte Drehen von Gegenständen

• Gleichfeldmaschine

Unter dem Einfluss von Schub- oder Zugkräften in dem von einer erregten Leiterschleife radial ausgehenden Ständermagnetfeld führt der in Bezug zum Ständer drehbar gelagerte Anker eine Bewegung von einer begrenzten Strecke um die Drehachse aus. Ein mit dem Anker sich drehender Polwender unterbricht in dem Moment der sich einander gegenüberstehenden Pole in der betreffenden Ankerleiterschleife die elektrische Stromstärke und kehrt diese nach dem Durchlaufen der „neutralen Zone“ um. Der Polwender überträgt die elektrische Energie zwischen der Gleich-, Wechsel- oder Mischspannung führenden elektrischen Zuleitung und den Leiterschleifen des Ankers, an denen die Wechselspannung mit einer auf die Anker- und auf die Ständerfeld-Drehzahl bezogene Frequenz liegt, deren Phase sich von denen der benachbarten Leiterschleifen um einen festen Winkel unterscheidet. Im Gegensatz zu einer Gleichstrommaschine, deren Ständerfeld eine gleichgerichtete Erregung aufweist, sind die Ständerwicklungen von Universal- und Repulsionsmaschinen für die Erregung mit einer elektrischen Wechselspannung bemessen.

Unter der Wirkung von Querkräften in dem von einer erregten Leiterschleife des Scheibenläufermotors axial ausgehenden magnetischen Ständermagnetfeld führt der in Bezug zum Ständer drehbar gelagerte Anker oder Scheibenläufer eine Drehbewegung um die Drehachse aus. Im Falle eines mit Leiterschleifen oder geschlossenen Leiterbahnen bestückten Ankers unterbricht ein mit dem Anker sich drehender Polwender in dem Moment der sich einander gegenüberstehenden Pole in der betreffenden Ankerleiterschleife die elektrische Stromstärke und kehrt diese nach dem Durchlaufen der „neutralen Zone“ um.
Im Falle einer aus radial gerichteten elektrisch leitfähigen Stäben oder Flächen gebildeten Scheibe, in der die elektrische Stromstärke nur in einer radialen Richtung der Kraftwirkung des axial gerichteten magnetischen Flusses ausgesetzt ist, bewirkt die gleichgerichtete elektrische Stromstärke ein kontinuierliches Drehmoment. Ausschließlich zur Umkehr der Drehrichtung ist ein Wechsel der elektrischen oder alternativ der magnetischen Polarität erforderlich. In Gegenrichtung zu der elektrischen Stromstärke in dem magnetisch wirksamen Bereich schließt der elektrische Kreis des Scheibenläufermotors sich außerhalb oder geschirmt von dem magnetischen Feld.

• Gleichpolmaschine

Eine Gleichpol- oder Unipolar-Maschine weist entweder einen homopolar oder einen heteropolar erregten Anker auf.
Der homopolare magnetische Fluss wird erzeugt von wenigstens einer Erregerleiterschleife, die den Ständer einer Drehfeldmaschine umschließt. An den über dem Umfang von dem Ständer und dem Anker angeordneten magnetischen Bereichen mit hervorgehobener magnetischer Permeabilität und Remanenz überwindet der magnetische Fluss den Luftspalt zwischen dem Ständer und dem Anker, auf dem in Umfangsrichtung die Felder gleicher magnetischer Polarität ähnlich den Zähnen eines Zahnrads angeordnet sind. Die Felder des Gegenpols befinden sich gegenüber dem ersten Zahnrad angeordnet in einem axialen Abstand von der Erregerleiterschleifenlänge und in dem Umfangsabstand von der Polteilung auf dem Anker, den der magnetische Fluss zwischen den Polen axial durchsetzt.
Gradiertes Elektroblech, welches eine Seite aus ferromagnetischem Stahl und eine Seite aus amagnetischem Austenit mit gleicher thermischer Dehnung aufweist, ermöglicht den Aufbau von kompakten und robusten Maschinen aus laminierten, wirbelstrommindernden Ständer- und Anker-Baugruppen.
Der heteropolare magnetische Fluss wird erzeugt von wenigstens einer Erregerleiterschleife, die das Ständerjoch oder das Ständerpolhorn einer Gleichfeldmaschine umschließt. In den Nuten des Ständerpolkörpers befindet sich anstelle der Kompensationswicklung eine Wander- oder Drehfeldwicklung. Entsprechend einer Reluktanzmaschine weist der Anker über dem Umfang angeordnete magnetische Bereiche mit hervorgehobener magnetischer Permeabilität und Remanenz auf. An den Bereichen mit hervorgehobener magnetischer Permeabilität und Remanenz überwindet der magnetische Fluss den Luftspalt zwischen dem Ständer und dem Anker, auf dem in Umfangsrichtung die Felder gleicher magnetischer Polarität, ähnlich den Zähnen eines Zahnrads angeordnet, den entsprechenden Gegenpol des Ständers gegenüber stehen. Der Anker wird von dem magnetischen Fluss zwischen den Polen radial oder in Sehnenrichtung durchsetzt.

• Gegenlaufmaschine und Magnetkupplung

Infolge der magnetischen Erregung einer elektromagnetischen Maschine wirken auf deren Ständer die Kräfte oder Drehmomente zurück, welche den in dem Ständer beweglich gelagerten Anker treiben. Einem Ausgleichgetriebe ähnlich sind der Ständer und der Anker einer Gegenlaufmaschine in der Wirkrichtung der zwischen diesen auftretenden magnetischen Kräften oder Drehmomenten gegeneinander beweglich gelagert. Bevorzugt geeignet ist die Gegenlaufmaschine im Zusammenschluss mit einer Strömungsmaschine, beispielsweise einer Gegenlaufturbine oder einem contra-rotierenden Propeller.

Bedingt durch den Kraft- oder Drehmoment-Schluss zwischen den zueinander beweglich gelagerten, magnetisch wirksamen Gegenständen der Gegenlaufmaschine werden von außen an den Ständer oder an den Anker greifende Kräfte oder Drehmomente zu dem jeweils anderen Gegenstand übertragen. Abhängig von der Stärke des Schlusses erfolgt der Kraft- oder Drehmoment-Fluss zwischen dem Ständer und dem Anker mit einer gleich großen oder mit einer um den Schlupf geänderten Geschwindigkeit.

Die in einer Trägerflüssigkeit beweglich gelagerten und ungeordnet schwebenden ferromagnetischen Feststoffe fügen sich unter dem Einfluss eines Magnetfeldes in den energetisch niedrigsten Zustand und bilden kettenförmige Bindeglieder zwischen den Flächen, die mit einer unterschiedlichen magnetischen Polarität belegt sind. Das mit der Stärke des magnetischen Feldes zunehmende Angliedern der Feststoffe steigert infolge der wachsenden Reibung an der Trägerflüssigkeit deren Zähigkeit und Dichte. Die magnetisch beeinflussbare Visko-Elastizität einer magneto-rheologischen Flüssigkeit und die magnetische Zugkraft in dem Raum zwischen den zueinander beweglich gelagerten, magnetisch wirksamen Gegenständen ermöglichen ein Ändern der Stärke des Kraft- oder Drehmoment-Schlusses.

• Drossel und Transformator

Drosseln wandeln mittels einer Erreger- oder Primärleiterschleife die Energie eines elektrischen Feldes in die Energie eines magnetischen Feldes, durch das die Leiterschleife aufgrund der Induktivität die Änderungsgeschwindigkeit der elektrischen Stromstärke mindert. Im Idealfall führt die Drossel entweder eine oberschwingungsfreie Gleichstromstärke oder eine sinusförmige Wechselstromstärke, welche im reibungslosen Zustand der gasdynamischen Druckamplitude im zeitlichen Abstand von einem Viertel der Schwingungsperiode folgt. Eine sprunghafte Minderung oder eine Entladung der im magnetischen Feld gespeicherten Energie bewirkt einen elektrischen Ladungsstoß, der an den Widerständen im elektrischen Kreis zu einem elektrischen Spannungspuls führt, der als „Zündfunke“ zum Aktivieren von chemischen Reaktionen oder zum Aussenden von Elektronen oder Photonen genutzt wird.
Drosseln mit wenigstens einer Anzapfung oder mit wenigstens einer gegenläufigen Leiterschleife dienen als induktive Spannungsteiler, als induktive Kompensatoren zur Minderung kapazitiver Leistung sowie als elektrisch stellbare, nichtlineare induktive Widerstände, „Transduktoren“, zum gesteuerten Gleichrichten einer elektrischen Wechselspannung oder als Filter „Duplex-Drossel“ zum selektiven Dämpfen von stromstärkebedingten Oberschwingungen in Wechselspannungsnetzen.
Transformatoren induzieren mittels einer Erreger- oder Primärleiterschleife durch ein magnetisches Wechselfeld in eine relativ zu dem Feld unbewegte Sekundärleiterschleife eine elektrische Wechselspannung, deren Betrag in Bezug auf die Windungszahlen im Idealfalle der Erregerspannung direkt proportional ist.

Einphasen-Transformator mit konzentrischen Wicklungen für das Erzeugen von 2 Sekundärspannungsebenen, die galvanisch getrennt sind von der Primärspannung

Thyristorgesteuerter Schaltspanungswandler, bestückt mit galvanisch trennendem Transformator und mit Drosseln zum Mindern der Oberschwindungsstromstärke

• Magnet-hydrodynamische Maschine

Die von einem magnetischen Feld auf elektrische Ladungsträger in einem elektrisch leitfähigen Fluid ausgeübte Kraft bewirkt im Falle einer quer zu dem Magnetfeld an die Flüssigkeit gelegten elektrischen Spannung eine Stromstärke, infolge derer ein hydraulischer Druck entsteht, durch den das Fluid gemäß der Wirkweise einer Faraday’schen Pumpe senkrecht zu der Richtung des magnetischen und des elektrischen Feldes getrieben wird.
Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit wächst auch die elektromotorische Gegenkraft, die im Zustand eines reibungsfreien Leerlaufs der elektromotorischen Kraft des elektrischen Feldes gleich ist. Im Falle, dass die Geschwindigkeit des von einem äußeren Druck getriebenen fluiden Stoff die Leerlaufgeschwindigkeit überschreitet, kehrt infolge der elektromotorischen Gegenkraft die Richtung der Ladungsträgerbewegung sich um und die Magnet-hydrodynamische Maschine generiert Elektrizität gemäß der Wirkweise eines Faraday’schen Generators.

• Magnetstoß- (Gauss-) Kanone

Das elektrische Erregen eines ferromagnetischen Stoffes und die Änderung des magnetischen Flusses in einer Leiterschleife bewirken die Lorentz-Kraft, die infolge des Widerstands gegen die Änderung des magnetischen Energiegehalts in elektrisch leitfähigen oder in magnetisierbaren Körpern eine mechanische Spannung erzeugt oder diese in Bewegung setzt. Die dem Wechsel der Erregerleistung synchron folgende mechanische Spannung innerhalb eines Körpers äußert sich in dem Auftreten von magetostriktiv bedingtem Körperschall, der an der Körperoberfläche von einer akustisch leitfähigen Umgebung als Schall aufgenommen wird. Schallpulse werden beispielsweise erzeugt in einem Hydroschallsender oder einem „Sound Navigation and Ranging- (Sonar-)“ Actuator zum Zwecke der Echo-Ortung oder zum Zwecke der Geschwindigkeitsmessung „Doppler-Logge (Dolog)“.

Hydroakustik-Messschiff „Schall“

• Magnetische Füge-, Umform- und Trenn-Mittel

Das magnetische Feld von einer sich zeitlich oder örtlich ändernden Stärke und Polarität bewirkt Zug- und Schubkräfte auf ferromagnetische Stoffe, Querkräfte auf elektrische Ladungen und elektrische Spannungen in Körpern, welche von dem sich ändernden magnetischen Feld durchsetzt sind.
Die von der elektrischen Stromstärke infolge der durch ein Magnetfeld von wechselnder Feldstärke induzierten elektrischen Spannung in einem elektrisch leitfähigen Feststoff erzeugte Wärme wird beispielsweise genutzt für das Induktionstrennen, für das Induktionsschweißen oder für das (Randschicht-) Induktionshärten. Das elektrische Erregen eines ferromagnetischen Stoffes und die Änderung des magnetischen Flusses in einer Leiterschleife bewirken die Lorentz-Kraft, die infolge des Widerstands gegen die Änderung des magnetischen Energiegehalts in elektrisch leitfähigen oder in magnetisierbaren Körpern eine mechanische Spannung erzeugt oder diese in Bewegung setzt. Ein sprunghaftes Ändern des magnetischen Flusses induziert in einem elektrisch leitfähigen Körper eine elektrische Spannung, die eine elektrische Stromstärke treibt, deren Feld der Erregung entgegen gesetzt ist; folglich bei zunehmender Erregung abstoßend und bei abnehmender Erregung anziehend wirkt.

In der Anwendung der Magnetimpulstechnik auf das magnetische Umformen, Fügen oder Plattieren bewirkt der mit einer sprunghaft zunehmenden elektrischen Stromstärke erregte ortsfeste Elektromagnet einen berührungslosen Schubimpuls auf die formbare oder bewegliche Oberfläche des elektrisch leitfähigen Körpers.
In der Anwendung der Magnetimpulstechnik auf das magnetische Trennen bewirkt der mit einer sprungförmig abnehmenden elektrischen Stromstärke entmagnetisierte ortsfeste Elektromagnet einen berührungslosen Zugimpuls auf die formbare oder bewegliche Oberfläche des elektrisch leitfähigen Körpers.

• Induktor und Detektor

Induktoren induzieren mittels einer Erregerleiterschleife durch ein magnetisches Wechselfeld in einem der Feldänderung nicht synchron folgenden Körper eine elektrische Wechselspannung, welche in elektrisch leitfähigen Stoffen eine elektrische Stromstärke treibt, deren resultierendes Magnetfeld dem der Erregerleiterschleife entgegen gerichtet ist und im Idealfalle ohne Leistungsverluste das Erregermagnetfeld an der Oberfläche aufhebt. Im Realfalle begrenzt der elektrische Widerstand des Stoffes die elektrische Stromstärke und bedingt infolge dessen den Wandel von elektrischer Energie in eine mechanische Spannung und in Wärme. Die zwischen der Oberfläche des Körpers und dem Induktor wirkende mechanische Spannung, infolge der sich relativ zu dem Magnetfeld in dem Körper zeitlich und örtlich ändernden elektrischen Ladungsdichte, wirkt zurück auf den Induktor und induziert in diesem eine elektrodynamische Spannung.

Detektoren erfassen die elektrodynamisch induzierte Spannung und bilden diese in einer mechanischen, akustischen, thermischen, optischen oder elektrischen Weise ab als örtliche Größe des von einem Körper ausgehenden magnetischen Flusses.

• Magnetische Signalmittel

Ein Audio-Frequenz-Aktuator regt mittels eines Schallerzeugers durch ein akustisches Druckfeld einen relativ zu der Änderungsgeschwindigkeit des Feldes ortsfesten Schallempfänger eines Audio-Frequenz-Reflektors zu akustischen Schwingungen an. Das sich mit der Trägerschwingung periodisch ändernde akustische Druckfeld trägt kinetische Energie und Nachrichten von dem Sender an den Empfänger. Während akustisch leitfähige Stoffe und nicht angesprochene Reflektoren innerhalb des Einflussbereichs von Audio-Frequenz-Aktuatoren einen Teil der Energie aus dem akustischen Druckfeld aufnehmen oder streuen, gibt der angesprochene Audio-Frequenz-Reflektor sich durch die Modulation der Trägerschwingung mit einer Nachricht zu erkennen.
Der Effekt der akustischen Rückwirkung von einem Schall-Empfänger auf einen Schall-Erzeuger äußert sich durch die von dem resonant schwingenden Schall-Reflektor in dem akustischen Feld bewirkten stehenden Wellen.
Eine einseitige „Simplex“-Nachrichtenübertragung mittels elektromagnetischer Audio-Frequenz-Aktuatoren nutzen die Tonwahlsteuerung und die Tonsignal-Modulation und Demodulation „MODEM“ von binären Werten in der Telekommunikation.

Ein Radio-Frequenz-Aktuator induziert mittels einer Erreger- oder Primärleiterschleife durch ein magnetisches Wechselfeld eine elektrische Wechselspannung in die relativ zu der Änderungsgeschwindigkeit des Feldes ortsfeste Sekundärleiterschleife von einem Radio-Frequenz-Reflektor eine elektrische Wechselspannung. Das sich mit der Trägerschwingung periodisch ändernde Magnetfeld trägt elektrische Energie und Nachrichten von dem Sender an den Empfänger. Während elektrisch leitfähige Stoffe und nicht angesprochene Reflektoren innerhalb des Einflussbereichs von dem Radio-Frequenz-Aktuator einen Teil der Energie aus dem Magnetfeld aufnehmen oder streuen, gibt der angesprochene Radio-Frequenz-Reflektor sich durch die Modulation der Trägerschwingung mit einer Nachricht zu erkennen. Eine für die Radio-Frequenz-Identifizierung (RFID) im Nahbereich weltweit genormte Trägerschwingung oszilliert mit einer Frequenz von 13,56 MHz.

Im Gegensatz zu der Radio-Frequenz-Identifizierung durch die Rückwirkung des Reflektors auf das von dem Aktuator ausgehende magnetische Wechselfeld erzeugt ein Rückstrahlortungsgerät oder „Radio Detection and Ranging- (Radar-)“ Actuator eine elektromagnetische Welle, die von einem Richtsender ausgehend in den freien Raum stahlt. Eine elektrisch leitfähige oder elektrisch polarisierbare Grenzschicht in dem Raum bewirkt ein Spiegeln der elektromagnetischen Welle, die nach der Laufzeit durch den Raum mit einem gegenüber dem Hintergrundrauschen unterscheidbaren Energiegehalt und in einer gegenüber der Ausgangswelle geänderten Polarisierungsebene an den Ort des beleuchtenden Rückstahlortungsgerät zurück kehrt.
Die von einem Radio-Sender ausgehende sinusförmige Trägerwelle kann zum Zwecke der drahtlosen Nachrichtenübertragung oder der radiographischen Abbildung analog oder digital moduliert sein.

Während die zum Zwecke der Radio-Ortung und Nachrichten-Übermittlung als auch in der elektrischen Energie- und Messtechnik genutzten elektromagnetischen Mikro-meterwellen von einem Magnetron angeregt werden können, erfordert das Erzeugen von elektromagnetischen Wellen im infraroten oder im optischen Frequenzbereich mittels einer Leiterschleife einen elektrisch begrenzt leitfähigen Stoff, beispielsweise einen Auer’schen Metallglühfaden oder den Metalldampf in einer Gasentladungslampe, der durch die von der Induktionsspannung getriebene, elektrische Stromstärke sich mit thermischer Energie anreichert und bis zum Erreichen eines ausgeglichenen Zustands zunehmend Energie in dem Wellenlängen-Spektrum der Strahlungsisotherme aussendet.

• Magnetische Dünnschicht-Aktuatoren

Dünnschichten aus ferromagnetischen Stoffen für das Fertigen von Mikro-Elektro-Mechanische-Strukturen (MEMS) und von elektromagnetischen Geräten mit schnell wechselnden magnetischen oder mechanischen Zuständen werden erstellt durch das schichtweise Auftragen von magnetisierbaren Stoffen als „Nano“-Teilchen aus einem Magnetron- Zerstäuber, als Tröpfchen aus einer Schmelze, als Fällung aus einem Sol oder als Sinterung aus einem Gel. Bedingt durch die selbststärkende oder eminente Eigenschaft von ferro- und von para-magnetischen Stoffgemeinschaften nehmen Dünnschichten ausgeprägte magnetische Zustände ein.