Lexikon MagnetismusEnergieprodukt | Remanenz | Koerzitivfeldstärke | Permeabilität | Temperaturbeiwert | Max. Einsatztemperatur | Dichte | Curietemperatur |
Max. Betriebstemperatur | Magnetdimensionierung
ist der Gütewert und das Produkt aus Flussdichte B und Feldstärke H im zweiten Quadranten der Entmagnetisierungs-kurve. Zwischen den Punkten Br und bHc hat das Energieprodukt ein Maximum (B H)max . Das maximale Energie-produkt kann als maximale aufgespeicherte magnetische Energie definiert werden und dient als Materialkonstante zur Beurteilung von Dauermagnetwerkstoffen.
wird inTesla (T), Millitesla (mT) oder in Gauss (G) angegeben. Die Remanenz ist die in einem Magnet, der im geschlossenen Kreis bis zur Sättigung aufmagnetisiert wurde, verbleibende Magnetisierung oder Flussdichte.
Man unterscheidet zwischen der Koerzitivfeldstärke BHc der Flussdichte und der Koerzitivfeldstärke IHc der Polarisation. Die Koerzitivfeldstärke BHc ist (für den Fall des geschlossenen magnetischen Kreises) als für das Verschwinden der Flussdichte B notwendige entmagnetisierende Feldstärke definiert. Die Koerzitivfeldstärke IHc ist die entmagnetisierende Feldstärke, bei der die Polarisation I zu Null wird. Bei Anlegen von IHc wird ein Körper also unmagnetisch. JHC ergibt sich aus der Hystereseschleife.
Magnetisch sind im praktischen Sprachgebrauch alle Werkstoffe mit merklich grosser Permeabilität, vor allem Eisen, Nickel, Kobalt und ihre Legierungen. Unmagnetisch sind alle anderen Stoffe (Messing, Kupfer, Holz, Stein usw.).
ist die magnetische Leitfähigkeit. Bei fast allen Magnetwerkstoffen ist die Permeabilität nur wenig grösser als bei Luft, während sie bei Eisen ein Tausendfaches und mehr beträgt.
gibt die reversible Abnahme der Remanenz, ausgehend von der Raumtemperatur (20°C) in Prozent pro 1°C zunehmender Temperatur an.
ist nur ein ungefährer Wert, da eine Abhängigkeit zur Dimensionierung des Magneten besteht (L/D-Verhältnis). Der angegebene Wert wird nur erreicht, wenn das Produkt aus B und H ein Maximum erreicht.
oder das spezifische Gewicht wird in g/cm3 angegeben.
wird sie erreicht, verliert jeder Magnetwerkstoff den Magnetismus. Die Dimensionierung von Dauermagneten, das heisst das Verhältnis der Magnetpolflächen zu der Magnetdicke (L/D-Verhältnis), unterliegt bei jedem Magnetwerkstoff physikalischen Gesetzen.
ist von der Dimension (L/D-Verhältnis) abhängig. Ein dünner NdFeB Scheibenmagnet von 15 x 2 mm kann z. B. nur bis zu einer max. Betriebstemperatur von +70 °C eingesetzt werden, während die dickere Scheibe von 15 x 8 mm bis ca. +100 °C eingesetzt werden kann.
Temperaturbelastungen bewirken bei isotropen und anisotropen Hartferritmagneten ein verändertes magnetisches Verhalten. Die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivfeldstärke verläuft bei Hartferrit- und Seltenerdmagneten gegensätzlich. Bei steigender Temperatur fällt die Remanenz bei Hartferritmagneten um 0,2% pro Kelvin und die Koerzitivfeldstärke nimmt gleichzeitig um 0,3% pro Kelvin zu. Bei sinkender Temperatur steigt die Remanenz und fällt die Koerzitivfeldstärke in gleichem Masse. Dies hat zur Folge, dass Magnete und Magnetsysteme mit tiefliegendem Arbeitspunkt einen bleibenden Magnetisierungsverlust erleiden können, wenn sie niederen Temperaturen ausgesetzt werden.
SmCo-Magnete können z. B. in Minus-Temperaturbereichen eingesetzt werden, die zur Erzeugung der Supraleitung notwendig sind.
Bei Magnetkernen mit einer bei der Fertigung eingeprägten Vorzugsrichtung (Anisotropie) ist eine Magnetisierung nur in dieser Vorzugsrichtung möglich. Es ist nicht möglich, die Haftkraft eines "offenen" Dauermagneten anzugeben. Der "offene" Dauermagnet ist allseitig von einem Magnetfeld unterschiedlicher Dichte umgeben. Die Haftkraft wird wesentlich von der magnetischen Durchflutung des zu haftenden Eisenteils bestimmt. Dünnes Eisenblech haftet schlechter, dickes Flacheisen haftet besser. Unlegierter, kohlenstoffarmer Stahl haftet besser, hochlegierter Chromstahl haftet schlechter. Für die Haftung auf Eisen und Stahl gibt es ein vielfältiges Angebot an speziellen Haftmagneten, bei denen alle magnetische Energie durch Eisenpole direkt auf die Haftfläche konzentriert wird. Hochenergie-Magnete aus den Seltenen Erden müssen trocken gelagert werden, da sonst die Oberflächen oxidieren. Eine Lagerung in einer Wasserstoffatmosphäre zerstört diese Magnete. Alle Dauermagnet-Werkstoffe sollten einer radioaktiven Strahlung nicht über längere Zeit ausgesetzt werden, da dadurch eine Entmagnetisierung erfolgt.
Bei allen gesinterten Dauermagneten sind kleine Haarrisse und auch Abplatzungen an den Kanten bei der Fertigung nicht immer zu vermeiden. Auf die magnetischen Werte hat das keinen Einfluss und sollte bei der Abnahme toleriert werden.
Alle gesinterten Dauermagnete sind hart und spröde. Beim Aufeinanderprallen durch die magneti-sche Anziehungskraft zersplittern sie in viele scharfkantige Bruchstücke. Das ist besonders bei den Hochenergie-Magneten der Fall, bei denen auch Hautquetschungen durch die hohen Anzugskräfte entstehen können.
Die einen Dauermagnet allseitig umgebenden Magnetfelder können empfindliche elektronische Messgeräte, aber auch mechanische Uhren, beeinflussen und sogar zerstören. Meist genügt ein Abstand von 0,5 m, um Schaden zu vermeiden. Träger von Herzschrittmachern sollten Magnetfelder unbedingt meiden.
Es sind keine schädlichen Wirkungen von Magnetfeldern, wie sie mit Dauermagneten entstehen, auf den menschlichen Körper bekannt. Bei sehr starken Magnetfeldern über 2 Tesla gibt es z. Zt. Untersuchungen über die Auswirkungen auf den menschlichen Organismus. In der Naturheilkunde und der Erfahrungsmedizin wird der Magnetismus zum Heilen von Krankheiten benutzt. Schon Paracelsus hat in seinen Schriften die Anwendung von Dauermagneten beschrieben.
Magnete können nicht wie andere Konstruktionsteile beliebig konstruiert oder festgelegt werden. Die Dimensionierung von Polfläche zur Länge in Magnetisierungsrichtung muss ihren magnetischen Werten entsprechen.
Die höchste magnetische Energie ist dann vorhanden, wenn das Produkt von Remanenz B und Koerzitivfeldstärke H ein Maximum erreicht. Das ist der Fall, wenn sich unter der Entmagnetisierungskennlinie von B zu H das grösstmögliche Rechteck bildet (siehe Bild).
