Temperatur-Auswahlhilfe für Magnete

So entscheidet die Auswahlhilfe

Für jeden Werkstoff vergleicht das Tool Ihre höchste Dauertemperatur mit der Dauergrenze und, falls Sie eine angeben, Ihre kurzzeitige Spitze mit dem Datenblattmaximum. Ein Werkstoff wird als Geeignet gekennzeichnet, wenn die Reserve bei beiden Prüfungen mindestens dem Planungsabstand entspricht, als Prüfen, wenn er über Ihrer Temperatur liegt, aber weniger Abstand als empfohlen hat, und als Nicht geeignet, wenn die Grenze unter Ihrer Temperatur liegt. Derselbe Test wird am kalten Ende angewandt, anhand des Tieftemperaturverhaltens des jeweiligen Werkstoffs.

Der Planungsabstand ist unsere eigene technische Faustregel, keine Norm: 10 K für einen günstigen Magneten (dick oder im geschlossenen Stahlkreis), 20 K für einen typischen freien Magneten, 40 K für einen dünnen, flachen Magneten in freier Luft und weitere 20 K bei vorhandenem Gegenfeld. Ein Magnet mit niedrigem Permeanzkoeffizienten arbeitet tiefer auf seiner Entmagnetisierungskurve und verliert daher bei gleicher Temperatur mehr. Die Hersteller geben zudem an, dass die maximale Arbeitstemperatur vom Kreis abhängt, in dem der Magnet arbeitet [1].

Datenblattmaximum und Dauerbetrieb

Die Hersteller geben je Güte-Suffix eine einzige maximale Einsatztemperatur an. Sie ist ein allgemeiner Richtwert, keine exakte Grenze: Sie hängt von der Form des Magneten und seinem Magnetkreis ab, und der Wert allein sagt nichts darüber aus, wie lange der Magnet dieser Temperatur ausgesetzt sein kann [9], [10]. So wird ein N42H-Magnet üblicherweise mit 120 °C angegeben, doch dies setzt ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser über etwa 0,7 voraus; bei tieferem Arbeitspunkt kann die nutzbare Grenze auf etwa 75 °C sinken [10].

Gesinterter NdFeB zeigt außerdem zeitabhängige Verluste: Bei konstanter erhöhter Temperatur sinkt der Fluss langsam weiter, etwa mit dem Logarithmus der Zeit. In einer Dissertation zu vier gesinterten NdFeB-Werkstoffen bei einem Permeanzkoeffizienten von 1,1 blieb der extrapolierte 30-Jahres-Verlust nur unterhalb einer kritischen Temperatur von etwa 80, 130, 160 und 220 °C unter 1 %, für Werkstoffe mit zunehmender Koerzitivfeldstärke (1.240, 1.540, 1.900 und über 3.000 kA/m). Darüber nahmen die Verluste mit der Temperatur zu: Ein Werkstoff verlor bei 100 °C nach einer Stunde etwa 5 % und über 30 Jahre fast 10 % [8]. Ordnet man diese Koerzitivfeldstärken durch Interpolation typischen Suffix-Werten zu (eigene, nur indikative Zuordnung), liegen die kritischen Temperaturen etwa 10 bis 40 K unter der Suffix-Einstufung.

Aus diesem Grund fragt die Auswahlhilfe zwei Temperaturen ab. Die höchste kurzzeitige Spitze wird mit dem Datenblattmaximum verglichen. Die höchste Dauertemperatur (24/7) wird mit dem um 20 K verringerten Datenblattmaximum verglichen, zusätzlich wird derselbe Planungsabstand aufgeschlagen. Die Verringerung um 20 K ist unsere vorsichtige Planungsregel, keine veröffentlichte Norm. Sie wird der Einfachheit halber auf alle Werkstoffe angewandt, obwohl Langzeitdaten für andere Werkstoffe als NdFeB weniger gut dokumentiert sind. Wählen Sie für den Dauerbetrieb nahe der Grenze ein Suffix mit höherer Koerzitivfeldstärke und fragen Sie beim Hersteller Entmagnetisierungskurven und Langzeitdaten bei Ihrer Temperatur an. Beispiel: Für einen typischen freien Magneten bei dauerhaft 120 °C sollte das Datenblattmaximum mindestens 160 °C betragen (120 + 20 + 20); SH (150) zeigt dann Prüfen und UH (180) Geeignet.

Verwendete Daten

α(Br) ist der reversible Temperaturkoeffizient der Remanenz. Die Werte sind typisch und unterscheiden sich zwischen Güten und Lieferanten. Die Einstufungen sind Herstellerangaben zur Orientierung und können je nach Lieferant abweichen: So gibt ein Ferrit-Lieferant für alle seine Güten 225 °C an [5], und das höchste NdFeB-Suffix (AH) wird nur von einigen Herstellern angeboten.

Warum auch das kalte Ende zählt

Gesinterter NdFeB durchläuft bei etwa −138 °C (135 K) eine Spinreorientierung; darunter kann der Fluss um bis zu etwa 14 % sinken, beim Erwärmen reversibel [7]. Ferrit verhält sich entgegengesetzt zu anderen Magneten: Seine Koerzitivfeldstärke nimmt mit sinkender Temperatur ab, sodass er bei etwa −60 °C rund ein Drittel seines Raumtemperaturwerts verloren hat und ein leichter irreversibler Flussverlust berichtet wird [7]. Flexible Streifen und Bänder werden bis −40 °C geprüft [6].

Ausgangspunkte für den Dauerbetrieb mit einem typischen freien Magneten und dem Planungsabstand von 20 K: 60 °C führen zu M, 85 °C zu SH, 120 °C zu UH und 150 °C zu EH; bei etwa 250 °C Dauertemperatur zu Sm₂Co₁₇, und ofennahe Teile bei 400 °C zu AlNiCo. Dies sind Ausgangspunkte, kein Ersatz für das Datenblatt.

Literaturverzeichnis

1. [1]  Eclipse Magnetics Ltd. (n.d.). Sintered Neodymium Iron Boron (NdFeB) Magnets [Technical data sheet]. Sheffield, England. https://www.eclipsemagnetics.com/site/assets/files/2399/neodymium_grades_data.pdf
2. [2]  Arnold Magnetic Technologies. (2015). Temperature effects on magnetic output (TECHNotes TN 0303, rev. 2015a). https://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/TN_0303_rev_150715.pdf
3. [3]  Eclipse Magnetics Ltd. (n.d.). Technical data sheet: Samarium cobalt magnets, SmCo magnets. https://www.eclipsemagnetics.com/site/assets/files/19544/eclipsemagnetics_smco_datasheet.pdf
4. [4]  Eclipse Magnetics Ltd. (n.d.). Alnico magnets: Data sheet. https://www.eclipsemagnetics.com/site/assets/files/22210/eclipsemagnetics_alnico_data_sheet.pdf
5. [5]  Goudsmit Magnetics. (2025). Goudsmit ferrite grade system [Grades available at Goudsmit, 22 August 2025]. https://www.goudsmitmagnetics.com/uploads/pdf/ferrite_grades_available_at_goudsmit_20250822_4120.pdf
6. [6]  Arnold Magnetic Technologies. (2025). Plastiform datasheet (US). https://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2025/05/Plastiform-Datasheet-US-2025.pdf
7. [7]  Trout, S. R., & Constantinides, S. (2015). Using permanent magnets at low temperature (TECHNotes TN 0302, rev. 2015a; original work 2003). Arnold Magnetic Technologies. https://www.arnoldmagnetics.com/wp-content/uploads/2017/10/TN_0302_rev_150715.pdf
8. [8]  Haavisto, M. (2013). Studies on the time-dependent demagnetization of sintered NdFeB permanent magnets (Publication 1180) [Doctoral dissertation]. Tampere University of Technology. https://neorem.fi/wp-content/uploads/2023/01/Studies-on-the-Time-Dependent-Demagnetization-of-Sintered-NdFeB-Permanent-Magnets.pdf
9. [9]  K&J Magnetics, Inc. (n.d.). Temperature and neodymium magnets. https://www.kjmagnetics.com/blog/temperature-and-neodymium-magnets
10. [10]  Liu, J. (2016). Some design considerations using permanent magnets. Magnetics Magazine. https://magneticsmag.com/some-design-considerations-using-permanent-magnets/