Selbstbau eines elektrischen Entmagnetisierers
 
Magnetische bzw. magnetisierte Werkzeuge wie Schraubendreher, Pinzetten oder kleine Zangen können nerven, wenn man kleine Teile, wie Schräubchen, in Löcher bugsieren muss, diese aber am Werkzeug und nicht im Loch hängen bleiben. Das kann dann sehr fummelig werden!

Es gibt ein kleines Gerät verschiedenster Hersteller
auf dem Markt, fast immer baugleich, mit dem man Werkzeuge sicher magnetisieren kann und auch des Entmagnetiseren wird versprochen, aber letzteres klappt nur sehr eingeschränkt. Die Erfahrungen sind auf einer weiteren Seite dargelegt.

Die Schulkenntnisse in Physik reichten noch, um zu wissen, das in magnetisierter Gegenstand mit einem sich abschwächenden elektromagnetischen Wechselfeld entmagnetisiert werden kann. Eine Spule, mit Wechselstrom betrieben, dessen Amplitude von Maximal auf Null zurückgefahren wird. Oder man nimmt den Gegenstand aus dem konstanten Wechselfeld heraus.

Im Web werden solche Geräte ab € 15 angeboten, ob sie etwas taugen, ist unbekannt, denn es wurde in den Fundus gegriffen und das Entmagnetisisiergerät selbst gebaut. So gehört sich das, schon angesichts des Fundus ;-). Und hier liegt kein elektronischer Entmagnetisierer vor, weil für die Funktion keine elektronischen Bauteile benötigt werden. Keine Raketentechnik erforderlich!

Hier ist das Prinzip erkennbar:

Eine Spule mit Eisenkern, hier schon gewickelt und für den ersten Funktionstest auf dem Basteltisch. Es hat funktioniert! Ein magnetisierter Schraubendreher neben den Kern gehalten und dann weggezogen. Entmagnetisiert! Aber so richtig tragfähig war dieser erste Ansatz nicht: Der Kern aus massivem Stahl lässt darin durch das Wechselfeld Wirbelströme entstehen, die zum einen dem Aufbau des magnetischen Wechselfelds entgegenwirken und zum anderen zu einer Erwärmung des Stahl führen. So war der massive Kern nach ca. 10 Minuten schon so warm geworden, dass man den Finger nach Berühren schnell wieder zurückzog. Mehr dazu weiter unten.


Wo kommt der Kupferdraht her?

Es hat manchmal Vorteile, wenn man alle technischen Teile mit Defekt nicht einfach wegwirft, sondern sie erst mal öffnet, nicht unbedingt, um sie zu reparieren, sondern herauszufinden, was denn nun den Defekt verursacht hat. Und um Teile aufzubewahren, die man vielleicht noch mal gebrauchen kann, insbesondere, wenn man so etwas nicht im nächsten Baumarkt kaufen kann.

So versagte vor einiger Zeit im Heizkessel die Umwälzpumpe. Das ist kein Austauschteil und deshalb wurde die defekte Pumpe behalten. Die Elektronik war erstaunlich umfangreich, aber zum Ausräubern uninteressant. Die Pumpe selbst, eigentlich vom Hersteller 2008 sehr ordentlich gebaut, wurde angetrieben durch einen Motor mit Außenwicklung und einem starken Magneten als Rotor, eine BLDC-Konstruktion, verschleißfrei und gut in der Drehzahl steuerbar. Diese Außenwicklung weckte wegen des Kupferdrahts Interesse, der Plan, ein elektrisches Entmagnetisiergerät selbst zu bauen, wurde konkreter. Die Presskonstruktion ließ sich nur durch Zersägen weiter zerlegen, man sieht das aufgesägte Gehäuse, noch eine Hälfte des Stators, ein Viertelelement noch bewickelt und eines zerlegt, nachdem der Kupferdraht abgewickelt war.

Der Spulenkörper:



Der Spulenkörper ist aus Karton hergestellt, hier gezeigt für einen quadratischen Kern, für den die Herstellung ist wesentlich einfacher als für einen runden Kern. Die Nabe ist hergestellt aus dünnem flexiblen Karton wie z. B. der Wickelrolle einer Rolle Toilettenpapier (Bild 1). Diese wird quer durchgeschnitten und daraus ein Streifen in einer Breite "gewünschte Innenlänge des Körpers" + 15 mm geschnitten. Dann muss man vor dem Wickeln der Nabe schon einen Wickelkern aus Holz (s. Bild 6) herstellen, etwas länger als später gebraucht und im Quadrat mit 1 mm Übermaß zu den Dimensionen des benutzten Eisenkerns hergestellt sein muss, sonst ergeben sich Probleme mit dem Einstecken der Kernelemente. Im Hinblick auf die Herstellung der Nabe des Spulenkörpers sollte man diesen Holzkern noch mit Tesafilm bekleben: Kommt auch nur ein Tropfen Weißleim an die falsche Stelle, verklebt die Nabe mit dem Spulenkörper!

In Bild 2 ist zu sehen, dass nur der Bereich rechts des Striches dünn mit Weißleim bestrichen ist. Nun wird hölzerne Wickelkern auf den leimfreien Anfang gelegt und der Streifen um den Kern straff gewickelt. Das ganze wird dann noch mit einem Gummi straff umwickelt, wobei der äußere Nabenabschluss mit einem Stückchen Holz angepresst wird (Bild 3). Mindestens 30 min abbinden lassen.
Danach
die Stirnseiten, auch Flansche genannt, herstellen, die hier aus 2 mm dickem Karton mit einem Japanmesser ausgeschnitten sind. Und zwar die Ausschnitte für die Nabe zuerst und prüft dabei, ob sich die Enden in die Ausschnitte einstecken lassen. Diese Enden sollen nicht eingequetscht sein, aber fest sitzen. Hat man das erreicht, dann schiebt man die Flansche einwärts, bis die vorgesehene Spulenweite erreicht ist, hier 30 mm. Die Nabe ragt jetzt an beiden Enden heraus. Nun schiebt man einen Flansch weiter um 2 mm ein, bringt auf dem freigewordenen Teil der Nabe gut Weißleim auf und schiebt den Flansch wieder zurück. Auf der anderen Seite dasselbe. Dann die Flansche nochmal parallel ausrichten und das Ganze lange, mehrere Stunden, abbinden lassen. Der Leim muss hart sein! Dann schneidet man die herausstehenden Teile der Nabe mit einem Japanmesser bündig mit dem Flansch ab (Bild 5). Am Ende muss noch der Dorn zum Aufspannen auf die Spulenlänge gekürzt und eingesteckt werden (Bild 6). Er muss ohne viel Spiel in die Nabe passen. Die markierte Mitte ist auf den eingesteckten Dorn über die Ecken des Flansches aufgerissen. Hier wird für die Schraube (M 4, M 5 oder M 6) ein möglichst zentrisches Loch gebohrt.

Gewickelt wurde mit einer Handbohrmaschine, der Kern wurde durch ein passendes Holzstück mit einer mittigen 6 mm Bohrung, durch die eine M6-Schraube gesteckt wurde. Der aus dem Motor herausgeholte Draht war auf eine temporäre Spule aufgewickelt und ist beim gelben Punkt auf einer provisorischen Abwicklungsvorrichtung erkennbar.Das Wickeln mit einer handbetriebenen "Wickelmaschine" hat Vorteile: wenn's mal hakt, kann man dann direkt stoppen und auch bei der Steuerung der Drehzahl. Würde man mit einer Bohrmaschine oder einem Akkuschrauber arbeiten, dann kann man diese nicht sofort stoppen, sie laufen nach und das könnte im schlimmsten Fall zum Drahtriss führen, was dann mühsame Löt- und Flickarbeiten erfordert. Nicht zu sehen: Der Draht wird beim Wickeln mit den Fingern geführt und in einem Abstand von 10 - 15 cm zur Rolle unter sanfter Spannung gehalten. Man erreicht bei diesem dünnen Draht nur eine "wilde" Wicklung, es gelingt nicht, exakt Drahtwicklung neben Drahtwicklung zu legen, was bei dem dünnen Draht auch nicht erforderlich ist.

Welcher Kern?

Wie bereits oben erwähnt, zeigte sich nach der Fertigstellung des ersten Geräts, dass der erste runde und massive Kern sich merklich erwärmte. Geht das besser? Nicht ohne Grund sind die Eisenpakete in Transformatoren und Motoren aus Blechschichten hergestellt, die auf einer Seite
durch Papier, Kunststoff oder chemische Beschichtung elektrisch isoliert sind und gestapelt werden. Diese meist nur 0,5 mm dicken Bleche erniedrigen stark die Wirbelströme, verhindern dadurch die Wirbelstromverluste und reduzieren damit der Erwärmung. Nun kann man Transformatorenblech nicht in passenden Streifen kaufen. Aber gibt es im Baumarkt Alternativen zum massiven Material? Ja, ich habe einen Stab aus gezogenem Stahl, 10 mm x 2 mm im Querschnitt, gefunden. Aus diesem wurden 6 Stücke à 55 mm geschnitten (10 mm beidseitiger Überstand für den 30 mm langen Spulenkörper) und diese Stücke nach dem Versäubern einseitig mit einem Streifen Tesafilm beklebt, der dann noch auf die Kanten zurückgeschnitten wurde. Diese wurden dann gestapelt, mit der beklebten Seite immer in eine Richtung, und 6 Stücke passten genau in den Spulenkörper, der eigentlich für einen Kern aus 12er Quadratstahl angefertigt wurde. Aber auch das war eine vorübergehende Lösung, s. u.

Das Ergebnis: Die Wirbelstromverluste und damit die Erwärmung gingen deutlich zurück!

Tipp: Die beim Sägen und Feilen entstehenden Späne mit einem Papier auffangen, sie werden später noch gebraucht.


Nach dieser positiven Erfahrung wurde noch geprüft, ob eine Verwendung eines Originalkerns noch eine weitere Verbesserung zu Folge haben könnte. Dazu wurde der Kern weiter mit der Säge reduziert und ist unten rechts erkennbar. Die Spule wird jetzt zur Flachspule. Erkennbar ist jetzt auch eine Verbesserung zur Führung der Drahtenden: Diese sind zum einen zuerst auf ca. 10 cm mit etwas Schmirgelpapier abisoliert, bei ca. 5 cm  zurückgebogen und dann verdrillt und verlötet, um mechanische Stabilität zu erreichen. Und die Enden sind im Karton in einem Einschnitt geklemmt, die Garnrolle lässt grüßen! Außerdem wurde der innere Anfang der Spule innen mit einem Streifen Tesafilm vor dem Winkeln am Spulenflansch fixiert. Ein Ende davon ist noch sichtbar. Das erleichtert den Anfang des Wickelns erheblich.

Das Ergebnis: Leider nicht brauchbar, der magnetische Fluss war merklich geringer als bei dem selbst hergestellten Stapelkern. Möglicher Grund: Die Anzahl der Windungen ist bei dieser Flachspule aus geometrischen Gründen deutlich geringer als bei den anderen gezeigten Bauformen mit rundem oder quadratischen Kern. Die Anzahl der Windungen ist, neben dem Strom, maßgebend für die Wirksamkeit der Spule.


Ein Blick auf das Thema Spulen und Magnetismus: Bild 1 zeigt eine einfache Spule, in der durch den durchfließenden Strom im geschichteten Eisenkern ein Magnetfeld erzeugt wird. In einer mit Wechselstrom durchflossenen Spule wechselt die Richtung des Stroms und damit des Magnetfelds natürlich 50 mal in der Sekunde. Das Magnetfeld tritt an den Kernenden aus und dringt in einen daran gehaltenen Gegenstand ein, es wird aber quasi nur die Hälfte ausgenutzt. In Bild 2 wurde der Kern verlängert und eine zweite Spule aufgesetzt. Logischerweise wird dadurch die Stärke des Magnetfelds in etwa verdoppelt, wenn der Stromfluss in beiden Spulen in derselben Richtung verläuft, die zweite Spule verlängert quasi die erste. Wrid die zweite Spule verkehrt herum angeschlossen, heben sich die Magnetfelder auf!

Wird die Anordnung in Bild zwei an der gestrichelten Linie getrennt (= zersägt) und die beiden Spulen werden nun mit einem Kernzwischenstück, wie auf Bild 3 gezeigt, verbunden, dann entsteht eine quasi geknickte Anordnung, bei der Anfang und Ende der Spule und damit der magnetischen Flusslinien in einer Ebene liegen. Wird jetzt eine Gegenstand, z. B. ein Schraubendreherschaft, auf die beiden Enden aufgelegt, was in Bild 3 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, dann erreicht man durch ihn den maximal möglichen Magnetfluss, weil der Kreis jetzt geschlossen ist.

Hier nun die Endmontage des Geräts:

Auf die Bodenplatte aus Sperrholz wurden Sperrholzstreifen aufgeleimt, die in der Mitte eine enge Aussparung für den Kern freilassen. Das Kernzwischenstück ist auch aus Segmenten, einseitig mit Tesafilm isoliert, zusammengesetzt. In dieses werden dann lange Kernstücke eingesteckt und die Lücken mit kurzen Kernstücken gefüllt. Man hat jetzt noch Gelegenheit an den Längen zu feilen. Für alle Stücke zeigt die mit Tesafilm beklebte Seite in die selbe Richtung!

Luftspalte vermeiden!

Hier noch ein Blick in das fertige Gerät vor dem Aufstecken des Gehäuses. Die Spulen sind nicht verschraubt, sondern werden im Fuß wie zuvor gezeigt gehalten.

Und es ist doch noch etwas Elektronik reingerutscht: Eine rote LED in Reihe mit einem 1,5 kOhm Widerstand und einer Diode 1N4148, um den eingeschalteten Zustand an zu zeigen. Aber das ist nicht zwingend erforderlich

Hier noch ein Blick auf das fertige Gerät: Das Gehäuse wurde ebenfalls aus Sperrholz zusammengebaut und ist unten mit zwei Schräubchen mit der Bodenplatte verbunden. Die Höhe des Gehäuses ist so gewählt, das die Kerne oben bündig abschließen. Auf die obere Fläche wurde eine stabile Plastikfolie aufgeklebt.

Und was ist erreichbar?

Mit dem Gerät lassen sich Schraubendreher, Pinzetten und andere Teile ganz oder weitgehend entmagnetisieren. Flache Teile, wie z. B. eine Pinzette hält man am Besten hochkant, wie auf dem Bild gezeigt. Selbst ein dicker Meißel verlor aufgebrachten Magnetismus. Wenn das möglich ist, dann lassen sich auch Uhrwerke aus Armband- oder Taschenuhren entmagnetisieren.

Geprüft wurde das Ergebnis zuerst mit dem Kompass. Das zu prüfende Teil wird dabei neben den Kompasse gehalten. Bei vielen Teilen war überhaupt kein Einfluss auf die Nadel erkennbar, bei anderen verbleibt ein geringer Rest. So ließ sich ein HSS-Bohrer mit 5 mm Durchmesser noch vollständig entmagnetisieren, bei 10 mm verblieb ein schwacher Magnetismus. Dieser reichte aber nicht aus, um aus einem Döschen mit den gesammelten Eisenfeilspänen durch Eintauchen anhaftende Späne zu erhalten, auch der 10 mm Bohrer kann als entmagnetisiert betrachtet werden. Inzwischen wird kein Kompass mehr benutzt, sondern das kleine Plastikdöschen mit den Spänen dient zum Nachweis: Bleiben am eingetauchten Teil keine Späne hängen, ist das Ziel erreicht.

Die Geschwindigkeit, mit der lange Teile über das Gerät gezogen werden, ist eigentlich irrelevant, weil Magnetisierungsvorgänge sehr schnell ablaufen.
Wichtig ist nur, dass z. B. diese Pinzette sauber von der Spitze bis zum Ende über die Pole geführt wird. Dasselbe gilt für Schraubendreher inkl. des Griffs(!), weil dort Teile des Schafts liegen.

Vor Jahrzehnten hatte ich mal die Gelegenheit, in einer Magnetfabrik zu sehen, wie die nach der Formung noch unmagnetischen Magnetrohlinge magnetisiert wurden. Sie wurden  in Plastikrohre wie Tabletten in Glasröhrchen gesteckt und dann mehrere Rohre in den Magnetisierapparat gleich gerichtet gelegt. Der Apparat bestand aus einer großen Spule aus dickem Kupferband mit einem Innenraum von ca. 20 x 30 x 15 cm, durch die ein nur ganz kurzer, aber sehr kräftiger Gleichstromstoß geschickt wurde.

Elektrik:

Als Stromversorgung dient, wie bereits gesagt, Wechselspannung von 20 V. Mit einem Gleichstromnetzteil funktioniert es nicht!

Messwerte: Der Strom durch eine Spule, eine Induktivität, ist eine komplexe Angelegenheit. Bei den Spulen mit festem Kern wirken die Wirbelströme wie Bremsen und spiegeln eine höhere Induktivität vor. Deshalb ist mit diesen Kernen der gemessen Wechselstrom (AC) am geringsten, 260 mA für den quadratischen und 220 mA für den runden Kern. Belastet man dieses System mit einem zu entmagnetisierenden Werkzeug, wie z. B. der Schere, dann fällt dieser Strom kaum ab. Mit dem Kern aus Einzelstücken beträgt der Ruhestrom 270 mA, etwas mehr, weil weniger Wirbelströme anfallen, aber beim Auflegen der Schere stellt man einen deutlichen Stromabfall von ca. 25 mA fest, die Schere wirkt als zusätzliche Last. Der Ruhestrom der flachen Spule mit dem Originalkern liegt bei 320 mA wegen der weitaus geringeren Anzahl der Windungen, der Stromabfall für die Schere beträgt 30 mA.

Nachbau:

Die Maße sind relativ unkritisch. Die von mir gewählte Stahlstange führt zu einem Kerndurchmesser von 10 mm x 10 mm, 12 x 12 sollte auch gehen. Auch eine Stange von 1 mm x 12 mm sollte benutzbar sein. Die innere Länge des Spulenkörpers liegt bei mir bei 30 mm, mit 25 mm sollte es auch funktionieren. Die Wickelhöhe liegt bei 4 mm - 5 mm, die Flanschhöhe liegt deshalb bei 5 mm. Der Abstand der beiden U Schenkel sollte klein sein, bei mir stellt er sich ein auf 1 mm - 2 mm zwischen den beiden Flanschen (s. Foto). Man kann das Gerät auch mit nur einer Spule bauen, es ist dann eben nicht so kräftig.

Eine abgewickelte Wicklung hat einem Widerstand von 47 Ohm, was bei einem Durchmesser von 0,25 mm auf eine Länge von ca. 120 m schließen lässt. Die Anzahl der Windungen bei den drei hergestellten verschiedenen Spulen kann nicht bestimmt werden, weil kein Zählgerät vorliegt, was auch noch vorwärts und rückwärts zählen können müsste.

Findet man kein elektrisches Gerät zum Ausräubern (Motor, Transformator), dann kann man passenden Kupferlackdraht bei den gängigen Elektronikversendern (Conrad, reichelt, Pollin, voelkner, ...) kaufen. Die Angebote schwanken in Verfügbarkeit und Preis. Der Durchmesser sollte im Bereich zwischen 0,25 mm und 0,3 mm (jeweils inklusive) liegen, die Länge von 50 m - 60 m reicht für eine der beiden Spulen aus Die Versorgung mit Wechselstrom ist unkritisch: Die Leistungsaufnahme des Geräts mit Doppelspule beträgt ca. 4 W, ein Printtrafo mit 5 VA, z. B. 18 V, 278 mA reicht aus, zumal man das Gerät nicht im Dauerbetrieb benutzt. Hat man nur eine Spule, dann sollte ein Trafo 2,3 VA, 9 V und 256 mA ausreichen. Den Printtrafo kann man gut auf eine Lochrasterplatine (keine Lochrasterstreifenplatine!) 50 x 100 mm auflöten, die man zuvor auf das benötigte Maß zurückschneidet, Platz für zwei diagonal angeordnete Befestigungsschrauben nicht übersehen. Das Gehäuse wird dann etwas länger als das am Ende gezeigte Gerät. Evtl. noch einen kleinen Wippschalter für 230 V einbauen. Oder ein Lampenkabel mit einem eingebauten Schnurschalter verwenden.

Stückliste:
Stahlstab 10 mm x 2 mm, 1 m (oder weniger), Tesafilm
Kupferlackdraht, 1 x oder 2 x ca. 55 m, Durchmesser von 0,25 bis 0,3 mm
Karton für den Spulenkörper (Blick ins Altpapier kann ausreichen!)
1 Printtrafo wie oben beschrieben, dazu eine Lochrasterplatine 50 x 100 mm
Elektrisches Anschlusskabel, z. B. Lampenkabel mit Schnurschalter
Sperrholz- oder Kunststoffplatten-reste für das Gehäuse, kein Metall nehmen!
Holzschräubchen für das Gehäuse, Weißleim (Ponal),

Hinweis zum Wickeln:

Der gelieferte Draht kommt lose daher und muss zum Wickeln irgendwie aufgehängt werden, z. B. spannt man einen Schraubendreher am Ende der Klinge irgendwo horizontal fest und hängt die Drahtrolle dann in den freien Teil zwischen Griff und Einspannung. Siehe weitere Details oben beim Wickeln der roten Flachspule.

Vorsicht vor Knotenbildung: Es kann vorkommen, dass der Draht eine enge Schleife oder gar fast einen Knoten bildet. Das darf man nicht einfach mit aufwickeln, sondern man muss innehalten und versuchen, dieses wieder zu richten, den sonst könnte diese Stelle im Laufe der Zeit brechen. Muss man dazu die Spannung vom Wickeldraht wegnehmen, weil man beide Hände benutzen muss, dann sollte man ein Stückchen Klebeband (Isolierband, Malerabdeckband, ...) bereit liegen haben, um den Draht auf der Wicklung vorübergehend fixieren zu können. Löst man die Spannung ohne dieses Festlegen, dann lösen sich die letzten Windungen von der Wicklung. Dann muss man unter leichter Spannung diese gelösten Windungen wieder abwickeln und dann unter leichter Spannung wieder festwickeln.



Version: 1.0 Copyright: Rolf Süßbrich, Dortmund, 07.09.2020