Luftspalt (Magnetismus)

Luftspalt (Magnetismus)

Als Luftspalt wird in der Technik der Raum oder Abstand zwischen zwei nahe gegenüberliegenden Flächen bezeichnet. Beispiele sind Abstände zwischen Bremsbacken und Bremsscheibe bei Scheibenbremsen und der Luftspalt zwischen Rotor und Stator eines Elektromotors. Zumeist wird danach gestrebt, für eine möglichst effiziente Funktion den Luftspalt möglichst klein zu halten.

Eisenkern mit Luftspalt

Demgegenüber ist ein Luftspalt in den Eisen- bzw. Ferritkernen von Transformatoren und Drosseln ein wichtiger Funktionsbestandteil:

Ein Luftspalt (engl. air gap) im ansonsten geschlossenen Verlauf eines Eisenkernpaketes oder Ferritkernes verringert die magnetische Flussdichte des Kerns erheblich und bewirkt dadurch z. B. eine Linearisierung der Magnetisierungskennlinie (Zusammenhang zwischen magnetischer Feldstärke und magnetischer Flussdichte) des Bauteils.

Unter Rückgriff auf den magnetischen Widerstand berechnet sich die Induktivität für einen magnetischen Kreis wie folgt:

L = \frac{N^2}{R_{m,Eisen}+R_{m,Luft}} \approx \frac{N^2}{R_{m,Luft}}
R_{m,Luft} = \frac{1}{A_L} = \frac{l_{Luft}}{\mu_0 \cdot A}

Die magnetische Sättigung des Kernwerkstoffes tritt dadurch erst bei wesentlich höheren Feldstärken ein. Im Luftspalt von Speicherdrosseln ist ein wesentlicher Teil der magnetischen Energie gespeichert. Hierfür muss in Kauf genommen werden, dass sich die Induktivität pro Windungszahl (sogenannter AL-Wert) verringert.

Der Luftspalt in magnetischen Bauteilen ist meist mit einem nicht ferromagnetischen Feststoff gefüllt, da hier hohe Kräfte auftreten. Dadurch werden Geräusche und eine Veränderung der Spaltbreite vermieden.

Bei Gleichstrom-Relais vermeidet ein Luftspalt das Haftenbleiben des Magnetankers am Spulenkern, da auch bei stromloser Spule eine geringe Restmagnetisierung erhalten bleibt. Er wird hier mit einem nicht ferromagnetischen Niet oder einer Folie ausgefüllt.

Pulverkerne bestehen aus vielen voneinander getrennten ferromagnetischen Teilchen, man spricht hier auch von einem verteilten Luftspalt.

Literatur

  • Gregor D. Häberle, Heinz O. Häberle: Transformatoren und elektrische Maschinen in Anlagen der Energietechnik. 2. Auflage, Verlag – Europa – Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1990, ISBN 3-8085-5002-3
  • Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden, 2003, ISBN 3-528-23876-3
  • Winfrid Hauke, Rolf Thaele, Günter Reck: RWE Energie Bau-Handbuch. 12.Ausgabe, Energie-Verlag GmbH, Heidelberg, 1998, ISBN 3-87200-700-9

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