Als magnetoelastischen Effekt bezeichnet man die Wechselwirkung zwischen der mechanischen Spannung und Dehnung einerseits und den magnetischen Größen Induktion bzw. magnetische Feldstärke in ferromagnetischen Stoffen andererseits. Zu den ferromagnetischen Stoffen gehören unter anderem Eisen, Nickel und Kobalt. Im festen Aggregatzustand bilden diese Stoffe sogenannte Weiß-sche Bezirke, in denen das magnetische Moment der Atome gleichgerichtet ist. Normalerweise sind diese Bezirke so verschieden orientiert, daß makroskopisch keine Magnetisierung des Materials zu erkennen ist. Ein äußeres Magnetfeld oder eine mechanische Spannung ändern die Weißschen Bezirke in Betrag und Richtung, so daß nach außen ein magnetischer Effekt entsteht.
Magnetoelastischer 45° Anisotropiewandler
Bei einem Anisotropiewandler ist das Magnetfeld nicht geführt, ändert also Permeabilität und Richtung. Meßtechnisch kann die Änderung des Magnetfeldes induktiv oder transformatorisch erfaßt werden. Die induktive Erfassung ist für die Anisotropiewandler meßtechnisch unbedeutend, da die Effekte bei diesem Prinzip klein sind. Nur die transformatorisch arbeitenden Anisotropiewandler haben Bedeutung erlangt. Die wichtigste Gruppe der magnetoelastischen Wandler sind die 45° Anisotropiewandler.
Aufgebaut sind diese Kraftaufnehmer aus einzelnen ferromagnetischen Blechen. Die Bleche sind elektrisch getrennt, um Wirbelströme zu verringern. Zwei unter 45° durch das Blechpaket laufende Spulen stellen den transformatorischen Wandler dar. Abbildung zeigt den Zustand im unbelasteten Fall. Die Erreger Spule W1 erzeugt ein magnetisches Feld, das im unbelasteten Fall keine elektrische Spannung in der Sekundärwicklung W2 induziert. Durch eine mechanische Spannung verändert sich die Form des Magnetfeldes so daß in der Sekundärwicklung eine elektrische Spannung induziert wird, welche proportional der mechanischen Spannung ist.
Zur Vermeidung von Luftspalteffekten werden die Wicklungen immer einteilig ausgeführt. Daher müssen diese durch den Blechstapel durchgefädelt werden, was technologisch aufwendig ist. Zur Reduzierung des Aufwandes werden meist nur sehr wenige Windungen verwendet.
Entscheidend für die Abweichungen ist die gleichmäßige Kraftverteilung über dem Blechstapel. Dazu müssen die Aufstandsflächen eben und vor allem hinreichend steif sein, damit die Krafteinleitung gleichmäßig über der gesamten Fläche erfolgt.