Kleine Magnetkunde

Magnetische Grundlagen

Die Magnete und ihre magnetische Kraft sind ein komplexes Thema. Magna-C möchte Ihnen mit den folgenden Grundlagen helfen ein besseres magnetisches Verständnis zu erlangen.

Grundbegriffe:

Magnet

Dabei handelt es sich um den reinen Rohmagneten, also nur den magnetisierten Magnetwerkstoff.

Magnetsystem

Hierbei geht es in erster Linie darum den Magneten zu verstärken oder Hilfen wie Gewinde oder Halter anzubringen. Als Beispiel hierfür können Sie unsere Flachgreifer sehen.

magnetisch
(hartmagnetisch)

Bezeichnet einen Werkstoff der aufmagnetisiert werden kann und somit auf Stoffe eine magnetische Kraft ausüben kann. Es gibt vier Werkstoffe die magnetisch sind. Diese werden noch aufgezählt.

magnethaftend
(weichmagnetisch)

Wird auch als ferromagnetisch bezeichnet. Diese Werkstoffe wie Eisen und Stahl werden von der magnetischen Kraft angezogen, aber üben selbst keine magnetische Kraft aus. Sie können aufmagnetisiert werden, jedoch ohne eine magnetische Quelle verlieren sie ihre magnetische Kraft wieder.

Isotropie

Durch eine Teilausrichtung der magnetischen Partikel bezeichnet man solche Magnete als schwach. Aber diese Magnete sind in alle Richtungen magnetisch.

Anisotropie

Durch eine komplette Ausrichtung der magnetischen Partikel sind solche Magnete stark, aber nur in die jeweilige Richtung magnetisch.

Curie-Temperatur

Oberhalb dieser Temperatur verschwinden die magnetischen Eigenschaften eines Magneten völlig und irreversibel durch Gefügeveränderungen des Werkstoffs.

Magnetische Werkstoffe:

Die folgenden vier Werkstoffe können durch den Einfluss eines Magnetfelds zu Permanentmagneten umgewandelt werden.

Ferrit = Eisenoxid, Barium- bzw. Strontiumcarbonat

AlNiCo (Aluminium, Nickel, Cobalt) = 8%Al, 14%Ni, 24%Co, 3%Cu

SamCo (Samarium, Cobalt) = 36% Sam, 18%Fe, 12% Cu, 30%Co

Neodym (Neodym, Eisen, Bohr) = 35%Nd, 61,3%Fe, 1,8% Dyprosium, 1,4%Bohr

Das Schaubild zeigt die unterschiedlichen Haftkräfte die, die magnetischen Werkstoffe ausüben.

Magnetherstellung

Im Allgemeinen werden bei der Herstellung von Magneten zu allererst die benötigten Werkstoffe pulverisiert, gemischt und gepresst.

Hierfür gibt es drei Methoden:

  1. Keramische Herstellungsverfahren: Sintern
  2. Metallische Herstellungsverfahren: Gießen, Legieren, Sintern
  3. Kunststoffgebundenen Verfahren: Spritzgießen, Formpressen

Anschließend wird dann dieses gepresste Gemisch mit einem äußeren Magnetfeld aufmagnetisiert. Dies geschieht bis zu einem gewissen Punkt, welcher magnetische Sättigung genannt wird. Ab da kann der magnetische Werkstoff nicht weiter aufmagnetisiert werden. Wenn diese Sättigung erreicht ist, wird das äußere Magnetfeld entfernt und die Magnetisierung des Werkstoffes geht wieder leicht zurück. Auf diesem Magnetisierungsniveau bleibt dann der Magnet, auch genannt Remanenz.

Magnetisierungsarten

Die Magnetwerkstoffe können auch auf verschiedene Arten magnetisiert werden.

Im Folgenden werden diese Arten aufgezeigt.

in der Höhe durchmagnetisiert

  • Trapez
  • Vierkant
  • Vierkant mit Innenradius
  • Vierkant mit Außenradius

axialmagnetisiert

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt

axial sektorenförmig durchmagnetisiert, z.B. 6-polig

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt

sektorenförmig auf einer Fläche magnetisiert, z.B. 6-polig

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt

sektorenförmig auf einer Fläche magnetisiert, z.B. 6-polig

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt

radial durchmagnetisiert

  • Ring
  • Ringausschnitt

diametral magnetisiert

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt

mehrpolig am Umfang magnetisiert, z.B. 6-polig

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt

zwei- und mehrpolig am Innen-Ø magnetisiert, z.B. 4-polig

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt

streifenförmig auf einer Fläche magnetisiert

P = Polabstand

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt
  • Trapez
  • Vierkant
  • Vierkant mit Innenradius
  • Vierkant mit Außenradius

streifenförmig durchmagnetisiert

P = Polabstand

  • Rund
  • Ring
  • Ringausschnitt
  • Trapez
  • Vierkant
  • Vierkant mit Innenradius
  • Vierkant mit Außenradius

radial magnetisiert

  • Segment

Temperaturabhängigkeit

Die vier Magnetwerkstoffe haben unterschiedliche Temperaturbeständigkeiten.

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Werte zusammen:

Werkstoff

Richttemperatur

in °C

max. Arbeitstemperatur

in °C

min. Arbeitstemperatur

in °C

Curie Temperatur

in °C

Hartferrit 
isotrop

20

250

-40

450

Hartferrit 
anisotrop

20

250

-40

450

Magnetfolie

20

80

0

450

AlNiCO

20

450

-270

700-850

SamCo

20

200-250

flüssiges Helium

724

Neodym N

20

80

-122

310

Neodym M

20

100

-122

340

Neodym H

20

120

-122

340

Neodym SH

20

150

-122

340

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