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Alles rund um Magnete und Magnetismus von MagnetMax dem Magnetspezialisten

Dauermagnete

Durch die Magnetisierung (siehe Hysterese) in einem externen Magnetfeld werden die Elementarmagnete eines ferromagnetischen Materials ausgerichtet. Durch die Verwendung von hartmagnetischen Materialien erreicht man, dass die Stoffe auch  nach Abschalten des Magnetfeldes und ohne elektrischen Strom bei Temperaturen unterhalb der maximalen Einsatztemperatur ihre Magnetisierung beibehalten. Das Ergebnis ist ein Dauermagnet.
Dauermagnete oder Permanentmagnete bestehen  z.B. aus Eisen, Cobalt und Nickel, bzw. Legierungen daraus.

Hysterese von Magneten

Beaufschlagt man ein (noch nicht magnetisiertes) ferromagnetisches Material mit einem externen Magnetfeld und misst die resultierende Magnetisierung in Abhängigkeit des äusseren Magnetfeldes, so stellt man keinen linearen Zusammenhang fest, vielmehr geht die Magnetisierung ab einem bestimmten äußeren Magnetfeld in die Sättigung. Fährt man dann das äußere Magnetfeld wieder auf 0, so bleibt eine gewisse Restmagnetisierung, die sogenannte Remanenz erhalten. Man hat das ferromagnetische Material magnetisiert. Um die Restmagnetisierung auf Null zu bekommen, benötigt man ein dem ursprünglich von außen angelegten Magnetfeld entgegengesetztes Feld. Die Feldstärke, bei der die Magnetisierung im Material auf Null zurückgeht wird Koerzitivfeldstärke genannt. Die Hysteresekurve beschreibt  den Verlauf der Magnetisierung im Material in Abhängigkeit des äußeren Magnetfeldes.
Charakteristische Punkte der Hysteresekurve sind die Sättigungsmagnetisierung, die Remanenzmagnetisierung und die Koerzitivfeldstärke.
Je höher die Remanenz und die  Koerzitivfeldstärke, desto stärker ist der Magnet.

Temperaturbeständigkeit von Magneten

Eine wichtige Größe in Bezug auf die Temperaturabhängigkeit des Magnetismus von Dauermagneten ist die sogenannte Curie-Temperatur (benannt nach Pierre Curie). Die Curie-Temperatur ist die Temperatur, bei der ein Ferromagnet vom ferromagnetischen in den paramagentischen Zustand übergeht. Dieser Phasenübergang ist umkehrbar. Oberhalb der Curie-Temperatur tritt kein Ferromagnetismus mehr auf, der Stoff ist dann paramagnetisch. Senkt man die Temperatur wieder unter die Curie-Temperatur, so wird der Stoff wieder ferromagnetisch, eine eventuell ursprünglich vorhandene Magnetisierung ist jedoch dann nicht mehr vorhanden. Das Material muß also neu magnetisiert werden,
Somit ist klar, dass Materialien nur unterhalb der Curie-Temperatur als Magnetwerkstoffe eingesetzt werden können.
Für die Praxis ist es wichtig zu wissen, dass ein Dauermagnet schon weit unterhalb der Curie-Temperatur seine magnetische Polarisierung verliert und dies irreversibel ist.
Diese (max) Temperatur ist unterschiedlich bei verschiedenen ferromagnetischen Materialien und ist eine anzugebene Eigenschaft des jeweiligen Magneten.

Herstellung von Magneten

Beschrieben wird hier die Herstellung von Ferromagneten.
Starke Permanentmagnete werden durch Pressverfahren hergestellt. Hierzu wird das  vorbereitete feingemahlene Grundmaterial (z.B. eine Legierung aus seltenen Erden) in eine Form gepresst und anschließend bei hohen Temperaturen gesintert. Nach dem Sinterprozeß wird durch ein starkes externes Magnetfeld die Magnetisierung erreicht und die Magnete durch Schneiden, Sägen und Bohren in die gewünschte Endgeometrie gebracht.
Zum Schluß kann der Magnet, egal ob Ferrit, AlNiCo oder Neodymmagnet mit einer der Anwendung angepaßten Beschichtung versehen werden.
In der Regel ist diese Beschichtung metallisch z.B. Nickel, Gold, Kupfer, sie kann aber auch organisch sein.
Neodymmagnete werden meistens beschichtet, um sie beständiger gegen Umwelteinflüsse zu machen.
Der fertiggestellte Magnet durchläuft dann noch die Qualitätskontrolle.

Neodymmagnete - die stärksten Magnete der Welt

Lange Zeit waren Ferritmagnete das Maß der Dinge und somit die stärksten Dauermagnete die erhältlich waren.
Erst mit der Entwicklung der Seltenerdenmagneten durch General Motors und Sumitomo 1982 wurde quasi ein neues Zeitalter für Magnete eingeleitet. Sogenannte Neodym-Magnete aus Neodym, Eisen, Bor (Nd2Fe14B) haben eine Kristallstruktur mit großer Anisotropie und weisen extrem hohe Koerzitivfeldstärken auf. Mit einer maximalen magnetischen Energiedichte von ca. 500 kJ/m3 stellen sie Ferritmagnete (typischerweise um die 30 kJ/m3) in den Schatten. Die Haftkraft eines Neodymmagneten ist ca. 10 mal so groß wie die eines Ferritmagneten gleichen Volumens. Oder anders ausgedrückt, man benötigt einen wesentlich größeren Ferritmagneten, um die gleiche Haftkraft wie mit einem Neodymmagneten zu erzeugen.
Somit stellen Neodym-Magnete, auch Supermagnete genannt, die heute stärksten erhältlichen Magnete der Welt dar.
Ein Neodymmagnet mit ein paar Zentimeter Kantenlänge kann eine Haftkraft von mehreren 100 kg erreichen.
Neodymmagnete sind jedoch im Vergleich zu Ferritmagneten teurer und weniger witterungsbeständig. Um die Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen zu erhöhen sind Neodymmagnete in der Regel mit einer Beschichtung (z.B. Nickel, Gold oder Kupfer) versehen.
Ebenfalls ist die maximale Einsatztemperatur von Neodymmagneten zu beachten, welche deutlich niedriger liegt, als die von Ferritmagneten.


Offene Fragen
natürlich sind hiermit längst nicht alle Fragen zum Thema Magnete, Magnetismus, etc. abgedeckt. Hiermit kann man ganze Bücher füllen, insbesondere wenn man auch noch auf die mathematisch-physikalische exakte Beschreibung aller Magnet-Phänomene Wert legt.
Sollten Sie aber weitergehende Fragen haben, die Sie auch nicht unter "Information" auf der MagnetMax Webseite beantwortet finden, können Sie sich selbstverständlich jederzeit an das Team vom Magnetshop Magnetmax wenden. Unsere Magnetexperten helfen Ihnen gerne weiter.

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