Permanentmagnete

Einführung | Typen | Wie funktionieren sie | Stärke | Eigenschaften | Ausrichtung | Anwendungen

Permanentmagnete sind für viele moderne Alltagsgeräte unverzichtbar. Sie sind nie weit von einem Permanentmagneten entfernt, wahrscheinlich haben Sie gerade einen vor sich oder wenn Sie diesen Artikel auf einem Smartphone lesen, haben Sie vielleicht sogar einen in der Hand!

Einführung

Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Magneten, Permanentmagnete und Elektromagnete. Ein Permanentmagnet wird Permanentmagnet genannt, weil sein Magnetismus "immer eingeschaltet" ist . Der Magnetismus eines Elektromagneten kann per Knopfdruck gesteuert und aus- und eingeschaltet werden, da der Magnetismus von einem konstanten Stromfluss abhängt.

Neben Permanentmagneten und Elektromagneten gibt es temporäre Magnete. Einige Metalle werden als ferromagnetisch definiert, das heißt, sie weisen ihre eigenen magnetischen Eigenschaften auf und werden als magnetisch „weiche“ Materialien definiert. Permanent-(Hart-)Magnete und temporäre (Weich-)Magnete sind beide ferromagnetisch, aber temporäre Magnete zeigen nur bei Beeinflussung durch einen Permanentmagneten spürbare magnetische Eigenschaften und neigen dazu, nicht magnetisch zu bleiben. Magnetisch weiche Materialien wie Stahl leiten den Magnetismus, wenn er an einem Magneten befestigt wird, dieser hört jedoch auf, wenn der Magnet entfernt wird.

PERMANENTMAGNETTYPEN

Sie fragen sich vielleicht, was einen guten Permanentmagneten ausmacht? Die Antwort ist nicht immer einfach, da sie davon abhängt, wofür der Permanentmagnet verwendet wird. Es gibt verschiedene Arten von Permanentmagneten, die jeweils unterschiedlich aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden. Die fünf Arten von Permanentmagneten sind Alnico, Samarium-Kobalt, Ferrit, flexibler Gummi und die stärksten Permanentmagnete, Neodym-Magnete.

Wir werden hier nicht auf jeden von ihnen eingehen, aber Sie können die Eigenschaften jedes einzelnen vergleichen, indem Sie diese Seite zum Vergleich magnetischer Materialien auf einen Blick lesen. Sie können auch den Links nach rechts folgen, um weitere Informationen zu den einzelnen Arten von Permanentmagneten zu erhalten:

Alnico

Hölle

Neodym

Samarium-Kobalt

Wie funktioniert ein Permanentmagnet?

Wie ein Permanentmagnet funktioniert, hängt mit seiner atomaren Struktur zusammen. Alle ferromagnetischen Materialien erzeugen ein natürlich vorkommendes, wenn auch schwaches Magnetfeld, das von den Elektronen erzeugt wird, die die Kerne ihrer Atome umgeben.

Diese Atomgruppen können sich in die gleiche Richtung ausrichten und jede dieser Gruppen wird als einzelne magnetische Domäne bezeichnet. Wie alle Permanentmagnete hat jede Domäne ihren eigenen Nord- und Südpol. Wenn ein ferromagnetisches Material nicht magnetisiert ist, zeigen seine Domänen in zufällige Richtungen und ihre Magnetfelder heben sich gegenseitig auf.

Um einen Permanentmagneten herzustellen, wird ferromagnetisches Material bei unglaublich hohen Temperaturen erhitzt, während es einem starken externen Magnetfeld ausgesetzt wird. Dies bewirkt, dass sich die einzelnen magnetischen Domänen innerhalb des Materials mit der Richtung des externen Magnetfelds ausrichten, bis alle Domänen ausgerichtet sind und das Material seinen magnetischen Sättigungspunkt erreicht. Das Material wird dann abgekühlt und die ausgerichteten Domänen werden in Position arretiert. Diese Ausrichtung der Domänen macht den Magneten anisotrop. Nachdem das externe Magnetfeld entfernt wurde, halten hartmagnetische Materialien die meisten ihrer Domänen ausgerichtet und erzeugen einen starken Permanentmagneten.

Dauermagnetstärke

Es gibt mehrere Messungen, die alle zur Stärke eines Permanentmagneten beitragen, was oft verwirrend erscheinen kann. Magnetische Feldstärke (Remanenz), Widerstand gegen Entmagnetisierung (Koerzitivfeldstärke) und Zugkraft werden alle oft als Stärke zusammengefasst und alle sind erwünschte Eigenschaften eines Permanentmagneten. Der einzige primäre Indikator für die Stärke eines Permanentmagneten ist sein maximaler Energieproduktwert, gemessen in Mega Gauss Oersteds (MGOe). Je höher der Wert des maximalen Energieprodukts ist, desto größer ist das Magnetfeld, das der Magnet in einer bestimmten Anwendung erzeugt.

Das maximale Energieprodukt, auch als BHmax bezeichnet, wird berechnet, indem die Remanenz (Br) und die Koerzitivfeldstärke (Hc) eines Magneten multipliziert werden. Die stärksten Magnete der Welt sind Neodym-Magnete, die in unterschiedlichen Qualitäten hergestellt werden, jedoch hat jede Klasse einen praktischen Namen, der es Ihnen ermöglicht, sofort zu beurteilen, welcher Magnet stärker ist. Kommerziell erhältliche Neodym-Magnete reichen von N35 bis N52; die Zahl nach dem Buchstaben 'N' steht für das maximale Energieprodukt des Magneten.

Die individuelle Leistung eines Magneten wird durch die Temperatur verändert und einige Arten von Magneten funktionieren bei hohen Temperaturen besser als andere, wie Alnico- und Samarium-Kobalt-Magnete. Alle Magnete verlieren einen Prozentsatz ihres Magnetismus pro ? Temperaturanstieg und die fünf Arten von magnetischem Material verlieren unterschiedlich schnell an Magnetismus und haben unterschiedliche maximale Betriebstemperaturen. Übersteigt die Temperatur die maximale Betriebstemperatur der einzelnen Sorte, wird diese dauerhaft entmagnetisiert.

Physikalische Eigenschaften

Die meisten Permanentmagnete sind von Natur aus spröde und sollten nicht als Strukturbauteile verwendet werden. Abmessungen und Toleranzen variieren von Hersteller zu Hersteller, aber die meisten produzieren Magnete mit einer Toleranz von +/- 0,1 mm für alle angegebenen Abmessungen. Permanentmagnete werden in vielen Formen wie Standardringen, Stäben und Scheiben sowie kundenspezifischen Formen wie Trapez, Bogen, Gehrung und sogar dem „Zylinder“ hergestellt.

Permanentmagnete werden oft beschichtet, um ihre Leistung zu verbessern. Nehmen Sie zum Beispiel Neodym-Magnete, sie sind die stärksten verfügbaren Permanentmagnete, jedoch aufgrund ihres hohen Eisengehalts am korrosionsanfälligsten, daher werden sie praktisch immer mit einer Beschichtung geliefert. Typische Beschichtungen sind Nickel, Edelstahl, PTFE (Teflon), Epoxid, Gummi, Gold, Titan, Chrom und viele mehr.

Magnetische Ausrichtung

Permanentmagnete können mit verschiedenen magnetischen Richtungen hergestellt werden. Der Begriff „magnetische Länge“ bezieht sich auf die Abmessung eines Magneten, die der Richtung der magnetischen Achse eines Magneten folgt. Die magnetische Achse eines Magneten wird immer als letztes aufgeführt, wenn es um die physikalischen Abmessungen eines Magneten geht. Die folgenden Diagramme zeigen die Arten der magnetischen Richtung von Permanentmagneten.

Durch die Dicke orientiert

Durch die Länge orientiert

Mehrpolige Segmente auf einer Seite

In Segmenten axial ausgerichtet

Axial orientiert durch die Dicke

Mehrpolig am Außendurchmesser

Mehrpolig

Diametral magnetisiert

Radial magnetisiert

Durch Durchmesser orientiert

Durch Durchmesser orientiert

Industrielle Anwendungen

Da Permanentmagnete oft außer Sichtweite sind, übersieht man leicht die wichtige Rolle, die sie im modernen Leben spielen. Ohne Permanentmagnete gäbe es keine Elektromotoren, Lautsprecher, Computer, Festplatten, Smartphones und viele andere gewerbliche Geräte. Sie spielen auch eine wichtige Rolle in der Technik, Energieerzeugung, Verarbeitung und Fertigung.

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