Was ist ein elektromagnetischer Aktuator?

Ein elektromagnetischer Aktuator ist jedes Gerät, das mithilfe eines internen elektromagnetischen Feldes eine Arbeitsbewegung ausführt. Diese Geräte lassen sich in zwei große Kategorien einteilen: Magnetspulen und lineare elektromagnetische Motoren, die nach dem gleichen Prinzip funktionieren, sich jedoch im Design erheblich unterscheiden. Allerdings erzeugen beide Typen die zur Betätigung verwendete Bewegung, indem sie einen frei beweglichen Kolben oder Anker dem Magnetfeld aussetzen, das durch die Erregung einer Spule aus statischem Draht erzeugt wird. Das Feld zieht den Kolben oder Anker an, der sich wiederum bewegt und so für die erforderliche Betätigung sorgt. Mit einem elektromagnetischen Aktuator können unterschiedliche Grade der Betätigungsfunktionalität erreicht werden, die von einfachen Aktionen mit einer Geschwindigkeit und einem Zyklus bis hin zu einer recht anspruchsvollen Steuerung von Betätigungszeit und Positionierung reichen.

Elektromagnetisches Schalten ist eine der am weitesten verbreiteten verfügbaren Fernbetätigungsmethoden und findet sich in der Schwerindustrie sowie in häuslichen Anwendungen aller Art. Das Grundprinzip der elektromagnetischen Schaltung bzw. Aktivierung lässt sich gut erkennen, wenn man mit einem einfachen Stabmagneten verschüttete Nähnadeln vom Boden aufsammelt. Die Grundvoraussetzung für Fernschaltung und -betätigung ist Bewegung, und im Fall des elektromagnetischen Aktuators wird eine statische Spule verwendet, um einen Kolben oder Anker aus Eisenmetall anzuziehen, der wiederum für die erforderliche Bewegung sorgt. Diese Bewegung kann je nach Bauart des Aktuators eine unidirektionale Bewegung, eine relativ einfache Einzelgeschwindigkeit oder hinsichtlich Geschwindigkeit und Ausmaß vollständig steuerbar sein.

Der Begriff elektromagnetischer Aktuator kann auf zwei grundlegende Gerätekategorien angewendet werden. Die ersten sind Magnetspulen, die einfachere und gebräuchlichere der beiden Typen. Diese Geräte bestehen aus einer statischen Drahtspule mit Hohlkern und einem beweglichen Kolben aus Eisenmetall. Im neutralen Zustand ist der Tauchanker so in Bezug auf die Kernöffnung positioniert, dass bei Bestromung der Spule mit elektrischem Strom das in der Spule erzeugte Magnetfeld den Tauchanker anzieht. Dadurch wird es geschickt in die Mitte der Spule gedrückt und sorgt für die nötige Bewegung, um einen Sekundärmechanismus anzutreiben.

Der lineare elektromagnetische Motor ist der zweite und fortschrittlichste elektromagnetische Aktuatortyp. Sie bestehen aus einem hohlen Rohr, um dessen Innenfläche eine Drahtspule gewickelt ist. Im Inneren des Kerns ist ein Permanentmagnetanker angebracht, an dem der Betätigungsarm befestigt ist. Wenn der Kern mit Strom versorgt wird, reagiert der Anker auf das Magnetfeld, das sich im Rohr nach oben oder unten bewegt, und der Betätigungsarm überträgt die Bewegung auf ein sekundäres Gerät. Durch die Manipulation der Art und Weise, wie elektrischer Strom an die statische Spule angelegt wird, kann mit diesem Aktuatortyp ein viel komplexerer Bewegungsbereich hinsichtlich Ausmaß und Dauer erreicht werden.

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