Die Größen folgen dem üblichen Gebrauch in der Fachliteratur [11], [12] und der IEC-Spezifikation für hartmagnetische Werkstoffe [13]. Zahlen mit Klammerverweis stammen aus den Quellen am Ende der Seite.
AlNiCo-Magnet
Ein Permanentmagnet aus Aluminium, Nickel und Cobalt (mit Eisen und weiteren Zusätzen), hergestellt durch Gießen oder Sintern. Seine große Stärke ist die Temperaturstabilität: Die Hersteller geben je nach Güte maximale Einsatztemperaturen von 450 bis 550 °C an [4]. Seine Koerzitivfeldstärke ist gering, daher wird er durch Gegenfelder leicht entmagnetisiert und meist in Magnetisierungsrichtung lang ausgeführt.
Siehe auch: Intrinsische Koerzitivfeldstärke (HcJ) Maximale Einsatztemperatur Permeanzkoeffizient (Pc)
Anisotroper Magnet
Ein Magnet, dessen Kristalle beim Pressen in einem Magnetfeld ausgerichtet wurden. Er besitzt dadurch eine bei der Herstellung festgelegte Vorzugsrichtung der Magnetisierung. Er erreicht ein höheres Energieprodukt als ein isotroper Magnet desselben Werkstoffs, lässt sich aber nur in dieser Richtung magnetisieren. Gesinterte NdFeB- und SmCo-Magnete sind anisotrop; Ferrit- und kunststoffgebundene Magnete werden in beiden Ausführungen hergestellt [11], [12].
Siehe auch: Magnetisierungsrichtung Kunststoffgebundener Magnet Gesinterter Magnet
Kunststoffgebundener Magnet
Ein Magnet aus Magnetpulver, das mit einem Bindemittel wie Gummi, Kunststoff oder Harz vermischt ist. Er lässt sich mit guten Toleranzen zu komplexen Formen, dünnen Querschnitten und flexiblen Ausführungen spritzgießen oder extrudieren, hat dafür aber eine geringere magnetische Leistung als ein voll verdichteter gesinterter Magnet desselben Werkstoffs.
Siehe auch: Flexibler Magnet Gesinterter Magnet Anisotroper Magnet
Beschichtung
Eine dünne Schutzschicht auf der Magnetoberfläche. Gesinterter NdFeB korrodiert leicht und wird fast immer beschichtet, meist mit Nickel-Kupfer-Nickel; daneben kommen Epoxid, Zink und andere Oberflächen zum Einsatz. Die Beschichtung beeinflusst Korrosionsbeständigkeit, Aussehen und geringfügig auch Maße und Gewicht. Die Magnetgüte ändert sie nicht.
Siehe auch: Neodym-Magnet (NdFeB) Haftkraft
Koerzitivfeldstärke (HcB)
Das entgegengerichtete Magnetfeld, das erforderlich ist, um die Flussdichte B im Magneten auf null zu bringen, also der Punkt, an dem die Entmagnetisierungskurve die H-Achse schneidet. Sie wird auch als normale Koerzitivfeldstärke bezeichnet und ist stets kleiner oder gleich der intrinsischen Koerzitivfeldstärke HcJ.
Siehe auch: Intrinsische Koerzitivfeldstärke (HcJ) Entmagnetisierungskurve
Curie-Temperatur (Tc)
Die Temperatur, oberhalb der ein ferromagnetischer Werkstoff seine permanente Magnetisierung verliert. Für gesinterten NdFeB liegt sie bei etwa 310 bis 340 °C [1], für SmCo je nach Typ deutlich höher, bei etwa 700 bis 850 °C [3]. Ein Magnet muss weit unterhalb seiner Curie-Temperatur eingesetzt werden: Die nutzbare Temperatur wird durch die Entmagnetisierung schon viel früher begrenzt.
Siehe auch: Maximale Einsatztemperatur Knickpunkt der Entmagnetisierungskurve
Entmagnetisierungskurve
Der im zweiten Quadranten liegende Teil der B-H-Hystereseschleife, von der Remanenz Br auf der B-Achse bis zur Koerzitivfeldstärke auf der H-Achse. Sie zeigt, wie die Flussdichte bei anliegendem Gegenfeld abnimmt, und ist das wichtigste Diagramm für die Magnetauslegung. Die Hersteller veröffentlichen sie für mehrere Temperaturen; für die endgültige Auslegung sollte stets die Kurve der genauen Güte verwendet werden.
Siehe auch: Knickpunkt der Entmagnetisierungskurve Arbeitspunkt und Arbeitsgerade Remanenz (Br)
Magnetisierungsrichtung
Die Richtung, in der ein Magnet magnetisiert ist, zum Beispiel in Dickenrichtung, über den Durchmesser, in Längsrichtung, radial oder mit mehreren Polen auf einer Fläche. Bei anisotropen Magneten wird sie durch die Ausrichtung beim Pressen festgelegt und lässt sich danach nicht mehr frei wählen; sie muss daher bei der Bestellung angegeben werden.
Siehe auch: Anisotroper Magnet Halbach-Array
Ferritmagnet (Keramikmagnet)
Ein keramischer Permanentmagnet, meist auf Basis von Strontiumferrit (SrFe₁₂O₁₉). Er ist kostengünstig, korrosionsbeständig und elektrisch isolierend, hat aber ein geringeres Energieprodukt als Seltenerdmagnete. Anders als andere Magnete verliert er mit sinkender Temperatur an Koerzitivfeldstärke; daher sind für ihn tiefe und nicht hohe Temperaturen das besondere Risiko [5], [7].
Siehe auch: Intrinsische Koerzitivfeldstärke (HcJ) Reversibler Temperaturkoeffizient (α, β) Flexibler Magnet
Feldstärke (H): A/m und Oersted
Das magnetisierende Feld, erzeugt durch elektrische Ströme oder durch andere Magnete. Die SI-Einheit ist Ampere pro Meter (A/m), die CGS-Einheit das Oersted (Oe), mit 1 Oe = 1000/4π A/m ≈ 79,577 A/m. Koerzitivfeldstärken werden in diesen Einheiten angegeben, als kA/m oder kOe.
Siehe auch: Flussdichte (B): Tesla und Gauß Koerzitivfeldstärke (HcB) Intrinsische Koerzitivfeldstärke (HcJ)
Flexibler Magnet
Ein gebundener Ferritmagnet in Gummi oder Kunststoff, geliefert als Streifen, Band, Platte oder Rolle, blank oder mit selbstklebender bzw. PVC-kaschierter Seite. Er lässt sich leicht schneiden und biegen und hat eine geringe magnetische Leistung. Seine Temperaturgrenze wird eher durch Bindemittel und Klebstoff als durch das Magnetpulver bestimmt; Herstellerangaben für Bänder und Streifen liegen bei etwa 70 °C als geprüfter Grenze [6].
Siehe auch: Kunststoffgebundener Magnet Ferritmagnet (Keramikmagnet) Maximale Einsatztemperatur
Flussdichte (B): Tesla und Gauß
Die Stärke des Magnetfelds, ausgedrückt als Fluss pro Flächeneinheit. Die SI-Einheit ist das Tesla (T), die CGS-Einheit das Gauß (G), mit 1 T = 10.000 G. Eine mit einem Gaußmeter gemessene Oberflächenfeldstärke ist nicht gleich der Remanenz Br: Sie hängt von der Form des Magneten und vom Abstand der Messsonde ab.
Siehe auch: Magnetischer Fluss (Φ) Feldstärke (H): A/m und Oersted Remanenz (Br)
Güte (N35, N42, …)
Die Bezeichnung einer Magnetgüte, zum Beispiel N42 oder N42SH. Bei Neodym entspricht die Zahl ungefähr dem maximalen Energieprodukt in MGOe, die Buchstaben (falls vorhanden) geben die Koerzitivfeld- und Temperaturklasse an. Güte-Bezeichnungen werden herstellerübergreifend verwendet, die genauen Eigenschaften unterscheiden sich jedoch zwischen den Lieferanten; daher sollte stets das Datenblatt des tatsächlichen Lieferanten geprüft werden.
Siehe auch: Güte-Suffix (M, H, SH, UH, EH, AH) Maximales Energieprodukt (BH)max
Güte-Suffix (M, H, SH, UH, EH, AH)
Die Buchstaben hinter der Zahl einer Neodym-Güte. In Reihenfolge zunehmender intrinsischer Koerzitivfeldstärke sind es: ohne (Standard N), M, H, SH, UH, EH und AH. Typische maximale Einsatztemperaturen liegen bei etwa 80, 100, 120, 150, 180, 200 bzw. 220 °C [1]. Dies sind Richtwerte für einen Magneten bei günstigem Arbeitspunkt; Güten mit sehr hohem Energieprodukt innerhalb eines Suffixes werden etwa 10 K niedriger eingestuft. Für den Dauerbetrieb siehe die Temperatur-Auswahlhilfe.
Siehe auch: Güte (N35, N42, …) Intrinsische Koerzitivfeldstärke (HcJ) Maximale Einsatztemperatur
Halbach-Array
Eine Anordnung von Magneten, deren Magnetisierungsrichtungen sich schrittweise drehen, sodass das Feld auf einer Seite der Anordnung konzentriert und auf der anderen idealerweise aufgehoben wird. Sie wird in einigen Motoren, Magnetkupplungen, Linearbahnen und Labormagneten eingesetzt.
Siehe auch: Magnetisierungsrichtung Magnetkreis
Schwere Seltene Erden (Dy, Tb)
Dysprosium und Terbium werden NdFeB zugesetzt, um die intrinsische Koerzitivfeldstärke zu erhöhen; erst dadurch sind die Hochtemperatur-Suffixe möglich. Sie sind vergleichsweise knapp und teuer, weshalb Güten mit höherer Koerzitivfeldstärke in der Regel mehr kosten als Standardgüten.
Siehe auch: Intrinsische Koerzitivfeldstärke (HcJ) Güte-Suffix (M, H, SH, UH, EH, AH)
Intrinsische Koerzitivfeldstärke (HcJ)
Das entgegengerichtete Feld, das erforderlich ist, um die Magnetisierung des Werkstoffs selbst auf null zu bringen. Sie ist das eigentliche Maß für den Widerstand eines Werkstoffs gegen Entmagnetisierung und die wichtigste Eigenschaft, die die Temperaturtauglichkeit einer Güte bestimmt: Ein höherer HcJ-Wert erlaubt höhere Arbeitstemperaturen. Die Suffix-Buchstaben der Neodym-Güten kennzeichnen Klassen mit zunehmendem HcJ.
Siehe auch: Koerzitivfeldstärke (HcB) Güte-Suffix (M, H, SH, UH, EH, AH) Schwere Seltene Erden (Dy, Tb)
Irreversibler Verlust
Ein dauerhafter Magnetisierungsverlust, der sich weder beim Abkühlen des Magneten noch nach Wegfall des Gegenfelds zurückbildet. Er tritt auf, wenn der Arbeitspunkt unter den Knickpunkt fällt, etwa durch Hitze oder ein Gegenfeld. Solche Verluste lassen sich oft durch erneutes Magnetisieren beheben; Verluste durch metallurgische Veränderungen oder Korrosion dagegen nicht.
Siehe auch: Knickpunkt der Entmagnetisierungskurve Reversibler Temperaturkoeffizient (α, β) Zeitabhängiger (Langzeit-)Verlust
Rückschlussplatte (Haftanker)
Ein Stück weiches Eisen oder Stahl, das über die Pole eines Magneten gelegt wird, um dessen Magnetkreis zu schließen. Es erhöht den Permeanzkoeffizienten, schützt den Magneten bei Lagerung und Versand vor Verlusten und verringert das Streufeld.
Siehe auch: Magnetkreis Permeanzkoeffizient (Pc)
Knickpunkt der Entmagnetisierungskurve
Der Punkt, an dem die Entmagnetisierungskurve von einer nahezu geraden Linie in einen steilen Abfall übergeht. Solange der Arbeitspunkt oberhalb des Knickpunkts bleibt, sind Änderungen reversibel; fällt er darunter, geht ein Teil der Magnetisierung dauerhaft verloren. Mit steigender Temperatur wandert der Knickpunkt die Kurve hinauf, weshalb heiße, dünne Magnete gefährdet sind.
Siehe auch: Entmagnetisierungskurve Arbeitspunkt und Arbeitsgerade Irreversibler Verlust
Magnetkreis
Der Weg, den der magnetische Fluss durch den Magneten, die Luftspalte und etwaige Stahlteile nimmt. Ein geschlossener Stahlkreis mit kleinen Spalten gibt dem Magneten einen hohen Permeanzkoeffizienten und macht ihn widerstandsfähiger gegen Entmagnetisierung; ein Magnet in freier Luft hat einen niedrigen.
Siehe auch: Permeanzkoeffizient (Pc) Rückschlussplatte (Haftanker) Arbeitspunkt und Arbeitsgerade
Magnetischer Fluss (Φ)
Das gesamte Magnetfeld, das durch eine gegebene Fläche tritt. Für ein homogenes, senkrecht zur Fläche stehendes Feld gilt Φ = B × A. Die Einheit ist das Weber (Wb) im SI und das Maxwell (Mx) im CGS-System, mit 1 Wb = 10⁸ Mx. Eine Spule oder ein Sensor reagiert auf den Fluss, nicht allein auf die Flussdichte.
Siehe auch: Flussdichte (B): Tesla und Gauß Remanenz (Br)
Maximales Energieprodukt (BH)max
Das größte Produkt aus B und H auf der Entmagnetisierungskurve. Es ist die gebräuchliche Einzelkennzahl, um die Stärke von Magnetwerkstoffen zu vergleichen, und wird in MGOe oder kJ/m³ angegeben (1 MGOe ≈ 7,9577 kJ/m³). Bei einer idealen geraden Entmagnetisierungskurve entspricht es Br²/(4μ₀). Die Zahl in der Bezeichnung einer Neodym-Güte entspricht ungefähr diesem Wert in MGOe: N42 hat etwa 42 MGOe, das sind rund 334 kJ/m³. Ein hohes Energieprodukt sagt wenig über die Temperaturbeständigkeit aus, die vor allem von der Koerzitivfeldstärke bestimmt wird.
Siehe auch: Remanenz (Br) Intrinsische Koerzitivfeldstärke (HcJ) Güte (N35, N42, …)
Maximale Einsatztemperatur
Ein Richtwert des Herstellers für die höchste Temperatur, bei der eine Güte eingesetzt werden kann. Er ist keine exakte Grenze: Er hängt von der Form des Magneten und seinem Magnetkreis ab und sagt nichts darüber aus, wie lange der Magnet dieser Temperatur ausgesetzt sein darf [9], [10]. Für den Dauerbetrieb rund um die Uhr ist wegen zeitabhängiger Verluste ein Abstand unter diesem Wert erforderlich [8]. Unsere Temperatur-Auswahlhilfe wendet dieses Vorgehen an.
Siehe auch: Güte-Suffix (M, H, SH, UH, EH, AH) Zeitabhängiger (Langzeit-)Verlust Permeanzkoeffizient (Pc)
Neodym-Magnet (NdFeB)
Ein Magnet auf Basis der Verbindung Nd₂Fe₁₄B. Er hat das höchste Energieprodukt aller handelsüblichen Permanentmagnete. Er reagiert empfindlich auf Hitze (siehe Güte-Suffixe) und auf Korrosion und wird daher normalerweise beschichtet. Seine Curie-Temperatur liegt bei etwa 310 bis 340 °C [1].
Siehe auch: Güte-Suffix (M, H, SH, UH, EH, AH) Beschichtung Curie-Temperatur (Tc)
Arbeitspunkt und Arbeitsgerade
Die Arbeitsgerade ist eine Gerade durch den Ursprung, deren Steigung durch den Permeanzkoeffizienten gegeben ist. Ihr Schnittpunkt mit der Entmagnetisierungskurve ist der Arbeitspunkt (Bd, Hd) des Magneten in seinem Magnetkreis. Ändern sich Temperatur oder Gegenfeld, wandert der Arbeitspunkt; fällt er dabei unter den Knickpunkt, ist der Verlust irreversibel.
Siehe auch: Permeanzkoeffizient (Pc) Knickpunkt der Entmagnetisierungskurve Entmagnetisierungskurve
Permeanzkoeffizient (Pc)
Eine Kennzahl dafür, wie die Geometrie des Magneten und seines Magnetkreises ihn belastet: Pc = −Bd/(μ₀·Hd). Ein hoher, schmaler Magnet oder ein Magnet in einem geschlossenen Stahlkreis hat einen hohen Pc; ein dünner, breiter Magnet in freier Luft hat einen niedrigen Pc. Ein niedriger Pc legt den Arbeitspunkt tiefer auf die Entmagnetisierungskurve, sodass der Magnet durch Hitze leichter entmagnetisiert wird [9].
Siehe auch: Arbeitspunkt und Arbeitsgerade Magnetkreis Knickpunkt der Entmagnetisierungskurve
Haftkraft
Die Kraft, die erforderlich ist, einen Magneten senkrecht von einer dicken, ebenen, sauberen Stahlplatte abzureißen; meist in kgf, lbf oder N angegeben und unter Idealbedingungen gemessen. In der Anwendung ist sie geringer, bedingt durch Luftspalte, Beschichtungen, raue, dünne oder gekrümmte Oberflächen, die Stahlsorte und die Temperatur. Die Kraft, die zum seitlichen Verschieben des Magneten (Scherkraft) nötig ist, liegt meist deutlich unter der direkten Abreißkraft.
Siehe auch: Beschichtung Flussdichte (B): Tesla und Gauß
Remanenz (Br)
Die Flussdichte, die in einem Magneten nach Abschalten des magnetisierenden Feldes verbleibt, gemessen im geschlossenen Kreis. Sie ist der höchste Wert auf der Entmagnetisierungskurve und wird in Tesla oder Kilogauß angegeben. Sie bestimmt das Potenzial eines Magneten, doch das tatsächlich in Luft auftretende Feld hängt von Form und Abstand ab.
Siehe auch: Flussdichte (B): Tesla und Gauß Maximales Energieprodukt (BH)max Entmagnetisierungskurve
Reversibler Temperaturkoeffizient (α, β)
Die prozentuale Änderung der Remanenz, α(Br), und der intrinsischen Koerzitivfeldstärke, β(HcJ), pro Kelvin, die sich zurückbildet, wenn der Magnet auf seine Ausgangstemperatur zurückkehrt. Typische Werte: gesinterter NdFeB α ≈ −0,11 %/K und β ≈ −0,60 %/K [1], [2]; SmCo₅ α ≈ −0,05 %/K und Sm₂Co₁₇ α ≈ −0,035 %/K [3]; Ferrit α ≈ −0,18 %/K, wobei seine Koerzitivfeldstärke mit der Temperatur steigt [5]. Die Werte sind eine lineare Näherung und gelten nur, solange der Arbeitspunkt oberhalb des Knickpunkts bleibt.
Siehe auch: Irreversibler Verlust Knickpunkt der Entmagnetisierungskurve Maximale Einsatztemperatur
Samarium-Cobalt-Magnet (SmCo)
Ein Seltenerdmagnet in zwei Familien: SmCo₅ (1:5) und Sm₂Co₁₇ (2:17). Er besitzt eine hohe Temperaturstabilität und gute Korrosionsbeständigkeit; er ist spröder und meist teurer als Neodym. Die Hersteller geben maximale Einsatztemperaturen von etwa 250 °C für SmCo₅ und 300 °C für Sm₂Co₁₇ an, ein 350-°C-Typ ist erhältlich [3].
Siehe auch: Maximale Einsatztemperatur Curie-Temperatur (Tc) Neodym-Magnet (NdFeB)
Gesinterter Magnet
Ein Magnet, der durch Pressen von Magnetpulver (bei Anisotropie im Feld ausgerichtet) und Sintern bei hoher Temperatur zu einem dichten Festkörper hergestellt und anschließend auf Maß geschliffen oder geschnitten wird. Gesinterter NdFeB, SmCo und Ferrit erreichen die höchsten magnetischen Eigenschaften ihres jeweiligen Werkstoffs. Sie sind hart und spröde, und beim Handhaben besteht die Gefahr von Absplitterungen.
Siehe auch: Kunststoffgebundener Magnet Anisotroper Magnet
Spinreorientierung
Eine Änderung der Kristallanisotropie von Nd₂Fe₁₄B bei etwa −138 °C (135 K). Darunter kann der Fluss eines gesinterten NdFeB-Magneten um bis zu etwa 14 % sinken; der Verlust bildet sich beim Wiedererwärmen zurück [7]. Sie ist vor allem für Kryo-Anwendungen von Bedeutung.
Siehe auch: Neodym-Magnet (NdFeB) Reversibler Temperaturkoeffizient (α, β)
Zeitabhängiger (Langzeit-)Verlust
Ein langsamer Flussverlust in gesintertem NdFeB, der bei konstanter erhöhter Temperatur anhält, etwa proportional zum Logarithmus der Zeit. In einer Dissertation blieb der extrapolierte 30-Jahres-Verlust nur unterhalb einer kritischen Temperatur unter 1 %, die mit der Koerzitivfeldstärke anstieg (etwa 80 bis 220 °C für vier Werkstoffe bei einem Permeanzkoeffizienten von 1,1). Darüber nahmen die Verluste mit der Temperatur zu [8].
Siehe auch: Maximale Einsatztemperatur Irreversibler Verlust
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