Elektromagnetischer Stoßdämpfer

Albi · Anmeldungsdatum: 22.07.2019 Beiträge: 1

Meine Frage:
Ich brauche einen Stoßdämpfer, der nur eine sehr geringe Bauhöhe aufweist.
Sehr gering heißt: nur wenige Millimeter.
Hintergrund ist ein Problem, das seit 25 Jahren unlösbar erscheint.
Ich stelle Insektenschutzgitter her.
Hier geht es um die sehr weit verbreiteten Insektenschutztüren.
Diese Türen dürfen nur wenige Millimeter horizontal messen, damit sie
zwischen Terrassentürrahmen und Verdunkelungsrolladen Platz haben.
Die Türen werden mit einer Zugfeder automatisch zurück gezogen.
Wird die Tür von Hand ganz geöffnet und ungebremst los gelassen, donnert sie mit
lautem Schlag in die Geschlossenstellung.
Es wird dringend eine Lösung gesucht, die den Schlag kontinuierlich dämpft.

Ich habe gelesen, dass ein Permanentmagnet, der gegen eine Spule geführt wird,
eine geschwindigkeitabhängige Gegenkraft erfährt.
Das wäre es, je schneller die Tür zuschlägt, desto stärker die dämpfende Gegenkraft.

Grüße
Albert Hammedinger

Meine Ideen:
Spule-Permanentmagnet-System

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7240

Willkommen im Physikerboard!

Ich fürchte, ich kann Dir nicht viel Hoffnung machen.

Prinzipiell hast Du recht: wenn ein Magnet in eine Spule eintaucht, erzeugt er in dieser eine Induktionsspannung. Und wenn Die Spulenanschlüsse verbunden sind, wird wiederum durch die Spule ein Strom fließen, wodurch die Spule ein Magnetfeld erzeugt, das den Magneten abbremst.

Versuchen wir mal diese benötigte Bremskraft zu bestimmen: wenn die Tür mit Schmackes zufällt, hat sie meinetwegen 1m/s Geschwindigkeit. Aus Konstruktionsgründen kannst Du das Magnet-Spule-Paar nicht sehr tief machen, mehr als ein Zentimeter wird nicht gehen. Also müssen die 1m/s innerhalb dieser Strecke auf Null gehen, das ergibt rechnerisch 20 Millisekunden und damit eine Bremsbeschleunigung von 50m/s². Mit der angenommenen Türmasse von 2kg also eine Kraft von 100N.

Für die Bremskraft F, die eine Spule der Länge l und der Windungszahl n, durch die der Strom I fließt, auf einen Magneten der Flussdichte B ausübt, gilt F=B*n*l*I.

F haben wir berechnet, ein starker Magnet hat etwa 1 Tesla, l ist mit 1cm auch gegeben. Du wirst die Spule nicht sehr dick machen können, ich nehme mal an, mehr als 100 Windungen passen da nicht drauf.

Das ergibt dann einen benötigten Strom von 100A. Wenn ich für den Spulendraht einen Widerstand von 1 Ohm ansetze, brauchen wir also, wenn wir die Spulenenden direkt zu einem Kurzschluss verbinden, 100 Volt, die induziert werden.

Und da wird es scheitern. Denn die Induktionsspannung U eines Magneten der Flussdichte B und der Fläche A, der sich in der Zeit t durch eine Spule der Windungszahl n bewegt, ist U=n*B*A/t. Wir haben n=100, B=1T und t=20ms. Die Fläche des Magneten ist mit etwa einem Quadratzentimeter aber leider so klein, dass wir vielleicht ein halbes Volt induzieren, aber längst nicht die benötigte Spannung.

Viele Grüße
Steffen