Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-11-24)
Bezug zu ET1-09 Magnetisches Feld und Induktivität
Aufgabe
Eine mechatronische Baugruppe besteht aus folgenden Teilen:
- Kernmaterial eines kleinen Transformators
- Permanentmagnet für einen bürstenlosen Gleichstrommotor
- Abschirmhaube gegen äußere Magnetfelder für einen Stromsensor
- Gehäuse eines Sensors, das magnetisch möglichst neutral wirken soll
Gegeben sind vereinfachte Kennwerte vier verschiedener Werkstoffe:
| Werkstoff | Relative Permeabilität | Remanenz | Koerzitiv- feldstärke |
|---|---|---|---|
| A | 5000 | mittel | klein |
| B | 0,999 | keine | keine |
| C | 1,0004 | keine | keine |
| D | 800 | groß | groß |
a) Ordnen Sie die Werkstoffe A–D den Klassen ferromagnetisch, paramagnetisch und diamagnetisch zu und begründen Sie Ihre Zuordnung kurz.
b) Entscheiden Sie, welcher Werkstoff sich jeweils am besten eignet für
- den Transformator-Kern,
- den Motor-Permanentmagneten,
- die magnetische Abschirmung,
- das magnetfeldneutrale Sensorgehäuse,
und begründen Sie Ihre Entscheidungen in jeweils 1–2 Sätzen.
c) Skizzieren Sie qualitativ (ohne Zahlenangaben) die Hystereseschleifen eines weichmagnetischen und eines hartmagnetischen Werkstoffs in einem --Diagramm. Beschreiben Sie die wichtigsten Unterschiede im Hinblick auf typische Anwendungen in mechatronischen Systemen (z. B. Transformator vs. Permanentmagnet).
Lösung
a) A und D: ferromagnetisch; C: paramagnetisch; B: diamagnetisch
b) Kern: A; Permanentmagnet: D; Abschirmung: A; Gehäuse: C
c) Weichmagnetisch: schmale Schleife mit kleiner Koerzitivfeldstärke, hartmagnetisch: breite Schleife mit großer Koerzitivfeldstärke