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Permagraph-Messanlage zur rechner- gesteuerten Messung der Hysteresekurven von Dauermagneten

Die Dimensionierung von Dauermagneten, das heißt das Verhältnis der Magnetpolflächen zu der Magnetdicke (L/D-Verhältnis), unterliegt bei jedem Magnetwerkstoff physikalischen Gesetzen.

Auch die max. Betriebstemperatur ist von der Dimension (L/D-Verhältnis) abhängig. Eine dünne NeoDeltaMagnet-Scheibe von 15 Ø x 2 mm kann z. B. nur bis zu einer max. Betriebstemperatur von + 70 °C eingesetzt werden, während die dickere Scheibe von 15 Ø x 8 mm bis ca. + 100 °C eingesetzt werden kann.

Bei den meisten modernen Magnetwerkstoffen vermindert sich bei Erwärmung die Remanenz und die Koerzitivfeldstärke. Bei Abkühlung steigen die Werte wieder an. Man kann ziemlich allgemein sagen, dass bis ca. - 40 °C eine Verbesserung der meisten Magnetsysteme erfolgt. 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 NeoDeltaMagnet (NdFeB) 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 magnetische 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 3 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. Später hat Mesmer (1734 bis 1815) eine Lehre zur Heilung von Krankheiten mit Hilfe des Magnetismus aufgestellt. Bis auf einige Anwendungen wird die Heilung durch den Magnetismus von der Schulmedizin nicht anerkannt

Kriterien vor der Anwendung von Dauermagneten:

  1. Auswahl des richtigen Magnetwerkstoffs in anwendungstechnischer, rationeller und preislicher Hinsicht.
  2. Festlegung der Magnetabmessung (L/D-Verhältnis) zur Optimierung der Flussdichte.
  3. Beachtung der maximalen Einsatztemperatur des Magnetwerkstoffs.
  4. Beachtung des Korrosionsverhaltens des gewählten Magnetwerkstoffs - Oberflächenschutz und Beschichtungen. Verwendung von korrosionsbeständigen Magnetwerkstoffen.
  5. Sachkundige Konstruktion von Magnetsystemen z.B. durch Kombination mit Eisenleitpolen. Optimierung mit FEM Software-Programm.
  6. Beachtung von Sicherheitshinweisen von Magnetfeldern bei elektronischen Geräten wie beispielsweise Herzschrittmachern.
  7. Meinungsbildung über die magnettechnische Qualifikation des Magnetanbieters.
  8. Magnete und Magnetsysteme sollten mit vorhandenen Messgeräten wie z.B. Teslameter, Fluxmeter mit Helmholtzspule, Potentialspule und einer vollautomatischen, rechnergesteurten Permagraph-Messanlage geprüft und dokumentiert werden können (siehe Bild).
  9. Die Qualitätssicherheit des Magnetlieferanten sollte durch eine Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001:2000 durch einen renommierten Auditor z.B. TÜV bestätigt sein.
  10. Die magnetischen Werte werden in Europa in der SI Maßeinheit - Tesla, kA/m, kJ/m3 - angegeben. Mit einer Kennzahl in Anlehnung an IEC 60404-8-1 wird jeder Magnetwerkstoff eindeutig bezeichnet. Die Kennzahl wird aus dem max. Energieprodukt (BH)max und dem zehnten Teil der Koerzitivfeldstärke jHc gebildet. Die Kennzahl 262/135 gibt 262kJ/m3 und 1350kA/m an. Die von vielen Internet-Magnethändlern beispielsweise angegebene chinesische Magnetbezeichnung N45 geht auf die früher gebräuchliche CGS-Maßeinheit für (BH)max = 45 MegaGaußOersted (MGOe) zurück und wird in der europäischen Industrie nicht mehr verwendet.

Gegenüberstellung der magnetischen Maßeinheiten im SI- und cgs-System
Größe Formel-
zeichen
Einheit Umrechnung
SI cgs
Magnetische Flussdichte
(Induktion)
B T (Tesla) G (Gauß)

1T = 1 Vs/m2 = 104 G

1mT = 10 G

Magnetische Polarisation J T (Tesla) G (Gauß) 1T = 104 G

1mT = 10 G

Magnetische
Feldstärke
H A/m Oe (Oersted)

1 kA/m = 12,57 Oe

1 kOe = 79,5 kA/m

Maximale magnetische
Energiedichte
(B⋅H)max J/m3 G⋅Oe

1 kJ/m3 = 0,1257 MGOe

1 MGOe = 7,95 kJ/m3

Induktions-
konstante
μ0   T  
(A/m)
  G  
Oe
μ0 = 4π⋅10-7T/(A/m)
     = 1 G/Oe