Magnetfragen und Antworten

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Magnete aus Neodym NdFeB (Neodym-Eisen-Bor-Magnete) zählen zu den stärksten Dauermagneten auf der Welt mit extrem hoher Haftkraft. Aufgrund ihrer hohen Remanenz können diese Neodym-Supermagnete im Vergleich zu anderen Magneten äußerst vielfältig eingesetzt werden. Neodym Magnete sind superstarke Permanent Magnete und werden oftmals auch als Supermagnete bezeichnet.


Magnettypen - Dauermagnete – diese Magnettypen gibt es

Ein Dauermagnet (auch Permanentmagnet) ist ein Magnet aus einem Stück eines hartmagnetischen Materials. Er hat und behält ein statisches Magnetfeld, ohne dass man wie bei Elektromagneten einen elektrischen Stromfluss benötigt. Dauermagnete besitzen an ihrer Oberfläche je einen oder mehrere Nord- und Südpol(e).


Ferrit Magnete

Ferrit-Magnete werden aus einem Verbund aus Eisenoxid und Barium- oder Strontium-Carbonat hergestellt. Diese Materialien sind kostengünstig leicht verfügbar. Ferritmagnet  werden mit Pressen und Sintern hergestellt. Diese Magnete sind spröde und erfordern Diamantscheiben zur Oberflächenbearbeitung. Ferrit-Magnete sind nach wie vor die häufigst verwendeten Magnete und haben eine gute Balance aus magnetischer Stärke, Beständigkeit gegen Entmagnetisierung und Wirtschaftlichkeit.


Alnico Magnete

Alnico-Magnete werden aus einem Verbund aus Aluminium, Nickel und Kobalt mit geringen Mengen an weiteren Elementen hergestellt. AlNiCo Magneten haben eine gute Temperaturstabilität, die einen Einsatz der AlNiCo-Magnete bei Temperaturen von -270°C bis + 500°C ermöglichen und spielen deshalb nach wie vor eine wichtige Rolle in der Technik. Dagegen sind sie sehr anfällig für Entmagnetisierung durch magnetische Felder. Alnico-Magnete werden durch Guss oder Sintern hergestellt. Sintern bietet die überlegene mechanische Eigenschaften, während Gießen höhere Energieprodukte liefert und die Konstruktion von komplizierten Formen ermöglicht.


Samarium-Kobalt Magnete

Samarium-Kobalt ist ein Magnetmaterial, das sehr widerstandsfähig gegenüber Oxidation ist. Es hat eine höhere magnetische Festigkeit und Temperaturbeständigkeit als Alnico oder Ferrit Magnet. Die in den 1970er Jahren eingeführten Samarium-Kobalt-Magnete werden deshalb nach wie vor verwendet. Diese Dauermagnete bieten den besten Temperatureigenschaften aller Seltenerd-Magneten und kann sind bis bei Temperaturen bis zu 300 ° C eingesetzt werden. Wie alle  gesinterten Magnete, sind Samarium-Kobalt Magnete spröde und neigen zu Abplatzungen und Rissbildung bei starken Temperaturschwankungen. Aufgrund der hohen Material Kosten von Samarium, werden Samarium-Kobalt-Magneten für Anwendungen eingesetzt, bei denen hohe Temperaturen und Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist.


Neodym Eisen Bor Magnete (NdFeB)

Der hochleistungs Dauermagnet. Neodym ist ein Element aus den seltenen Erden. Dieses Material hat ähnliche Eigenschaften wie die von Samarium-Kobalt, außer dass es leichter oxidiert und in der Regel nicht die gleiche Temperaturbeständigkeit aufweist. Neodym-Magnete haben auch das höchste Energieprodukt. Neodym Magnete sind teuer und werden dort verwendet, wo wirklich starke Magnete benötigt werden. Ihre hohe Energieprodukte eignen sich für kompakte Designs, die in innovative Anwendungen und geringere Herstellungskosten zur Folge haben. NdFeB-Magnete korrodieren schnell. Deshalb werden sie ausschließlich oberflächenbehandelt angeboten. Diese umfassen Gold, Nickel, Zink und Zinn Epoxidharzbeschichtung.


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NdFeB Magnete

sind sogenannte Seltenerdmagnete (englisch: Rare-Earth) und bestehen im Wesentlichen aus einer intermetallischen Verbindung der seltenen Erde Neodym (Nd) sowie Eisen (Fe), welches teilweise durch Kobalt ersetzt bzw. ergänzt werden kann.

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Neodym Magnete/Supermagnete

ist der umgangssprachlich oft genannte Begriff für eben genannte Magnete. Diese Form der Hochenergiemagnete wird sowohl im Sinterverfahren gefertigt als auch in kunststoffgebundene Variante angeboten. Mit Neodym-Magneten werden höchste Energieprodukte erreicht, welche bis zu 40% über denen anderer metallischer Magneten liegen.

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AINiCo Magnete

sind metallische Legierungsmagnete aus Eisen, Kupfer, Cobalt, Aluminium, Nickel und Titan. Abhängig von Materialzusammensetzung und Fertigungsverfahren können sowohl isotrope als auch anisotrope Magnete mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften hergestellt werden.

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Kunststoffgebundene Magnete

werden aus verschiedenen magnetischen Ausgangsmaterialien in Verbindung mit thermoplastischen Kunststoffen (PA 6, PA 12, PPS) hergestellt. Die Vorteile einer sehr flexiblen Formgebung und die Möglichkeit sehr enge Toleranzen während der Fertigung einhalten zu können sorgen für vermehrten Einsatz von kunststoffgebundenen Magneten innerhalb der letzten Jahre.

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Ferritmagnete

werden am weitaus häufigsten eingesetzt, sie sind preisgünstig und temperaturbeständig. Ferritmagnete werden aus isotropem bzw. anisotropem Strontiumferrit gefertigt.

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SmCo Quadermagnete, Magnete Quader, SmCo Blockmagnete, SmCo Magnete aus Samarium Kobalt


SmCo Magnete

(SamariumCobalt) verfügen über die zweitgrößte Energiedichte aller magnetischen Werkstoffe, sie sind sehr temperaturstabil, feuchtigkeitsresistent und besitzen einen hohen Temperaturkoeffizienten. Sie benötigen in normaler Atmosphäre keinen Oberflächenschutz. Aufgrund von massiven Preiserhöhungen des NdFeB wird dieser Magnetwerkstoff speziell bei Anwendungen im Hochtemperaturbereich oftmals verwendet.

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Magnetformen

Magnetformen

Quadratische, ringförmige, runde und segmentförmige Magnete sind die am häufigsten genutzten Magneten. Zusätzlich zu den nachfolgend aufgeführten Formen können Permanentmagnete in verschiedenen Formen hergestellt werden. Daher muss die Form vor dem Pressen bestimmt werden, denn eine nachträgliche Veränderung der Form ist nur durch komplizierte und teure Prozesse mit Diamantwerkzeugen möglich. Das gleiche gilt für Löcher, Muster, Abschrägungen und Senkungen. Diese können nur in Pressrichtung durchgeführt werden. Bei anisotropen Magneten können keine Löcher, Kerben, etc., quer zur Vorzugsrichtung gemacht werden. Üblicherweise werden quadratische Magnete in einer Form gepresst und daraufhin gesintert (Wärmebehandlung), und wenn nötig geschliffen. In einigen Fällen müssen die Magnete auf allen Seiten bearbeitet werden, um die Toleranzen im Gewicht und bei den Abmessungen zu erfüllen. Diese Behandlungsschritte sollten aufgrund der großen Härte und Sprödigkeit des Materials sorgfältig durchgeführt werden. Bei Bedarf können alle Seiten eines Magneten korrigiert werden, welche dann routinemäßig geschnitten werden. Die Schnittmagnete benötigen keine nachhaltige Korrektur. Magnete mit engen Toleranzen können nur mit diesem Verfahren bearbeitet werden

Bei den Magneten gibt es verschiedene Formen:


Magnet Ferrit Stabform - Warum haben Magnete immer 2 Pole?

Auf vielen Magneten sind ein N und ein S für Nord- und Südpol aufgeprägt. Haben alle Magnete diese Pole?

Kraftwirkung wird durch den Raum übertragen, ohne daß dafür ein Stoff, ein Medium, nötig ist. Auch die (für uns nicht sichtbare) Luft ist es nicht, Magnetkräfte wirken auch im Vakuum. Den Träger dieser Kräfte nennt man das "magnetische Feld". Wir stellen uns dabei vor, daß das Magnetfeld den Raum in einen besonderen Zustand versetzt. Magnetfelder können wir nicht sehen, wir haben kein unmittelbares Sinnesorgan dafür. Wir können Magnetfelder nicht sehen, aber wir können ihre Wirkung untersuchen. So wird ein Magnetfeld eine Kompaßnadel beeinflussen und das Ausrichten von Eisenfeilspänen bewirken. Die im Magnetfeld gespeichert Energie kann in andere Energieformen umgewandelt werden, so kann sie in Bewegungsenergie umgewandelt werden. Ein Magnet, der einen anderen durch die Anziehung von der Stelle wegzieht, an der er liegt, bewegt diesen durch die Energie, die im Magnetfeld gespeichert ist. Um ein Magnetfeld zu charakterisieren, verwenden Physiker den Begriff "Feldlinien". Feldlinien können sichtbar gemacht werden, indem man Eisenpulver oder Eisenfeilspäne auf einer dünnen Platte (oder einem Blatt Papier) verstreut, unter der ein Magnet liegt. Durch sanftes Klopfen gegen die Platte ordnen sich die Eisenpartikel und zeigen die Feldlinien an.

Dabei beobachten wir:

  • Feldlinien gehen vom Magneten nicht überall mit gleicher Dichte aus
  • Feldlinien "entspringen" den Stirnseiten der Magnete - das sind die "Pole"
  • Feldlinien sind unterschiedlich dicht angeordnet - an den Stirnseiten der Magnete, an den Polen, sind sie besonders dicht

Würden wir eine kleine Kompaßnadel durch das Magnetfeld führen, dann würden wir folgendes beobachten:

  • Die Nadel stellt sich immer parallel zu den Feldlinien ein
  • Die Nadel zeigt immer in die gleiche Richtung - Feldlinien besitzen eine Richtung

Sind die Feldlinien sehr dicht, dann ist die magnetische Kraft am stärksten. Um die größtmögliche Kraftwirkung zu erfahren, muß man sich sehr nahe an den Magneten begeben. Das Magnetfeld ist also durch die Richtung und die Dichte der Feldlinien bestimmt. Bei einem Magneten gehen die Feldlinien von magnetischen Nordpol aus und enden beim Südpol. Die Feldlinien bilden geschlossenen Kurven. Die Pole der Permanentmagnete (wie sie z.B. im Schulunterricht eingesetzt werden) sind oft farbig markiert, meistens ist der Nordpol rot markiert und trägt den Buchstaben "N".

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Magnetisches Feld

Der besondere Zustand des Raumes um Dauermagnete sowie um stromdurchflossene Leiter und Spulen, in dem auf andere Magnete oder Körper aus ferromagnetischen Stoffen Kräfte ausgeübt werden, wird als magnetisches Feld bezeichnet. Solche Magnetfelder können sehr unterschiedliche Formen und verschiedene Stärken haben. Magnetische Felder können wir mit unseren Sinnesorganen nicht erfassen, sie sind nur an ihren Wirkungen erkennbar. Das gilt insbesondere auch für das ständig vorhandene, relativ schwache Magnetfeld der Erde, die ein großer Dauermagnet ist. Magnetfelder können wie andere Arten von Feldern mithilfe von Feldlinienbildern oder feldbeschreibenden Größen charakterisiert werden. Sie können auf andere Körper einwirken, können aber auch abgeschirmt werden.


Das magnetische Feld

Als magnetisches Feld oder Magnetfeld bezeichnet man den Zustand des Raumes um Magnete, in dem auf andere Magnete oder beliebige andere Körper, insbesondere auch Körper aus ferromagnetischen Stoffen, Kräfte ausgeübt werden. Ein Magnetfeld können wir mit unseren Sinnesorganen nicht wahrnehmen, es ist nur an seinen Wirkungen erkennbar. So richten sich beispielsweise Eisenfeilspäne in einem Magnetfeld in charakteristischer Weise aus. Das Phänomen des Magnetismus ist schon seit dem Altertum bekannt. Magneteisenstein kommt als natürliches Mineral vor. Die Kräfte zwischen Körpern aus entsprechendem Material wurden frühzeitig bemerkt. Elektromagnetismus dagegen wurde erstmals 1820 durch den dänischen Physiker HANS CHRISTIAN OERSTED (1777-1851) nachgewiesen. Als Dauermagnete bezeichnet man alle Körper, die ein intensives Magnetfeld erzeugen, ohne dass Strom durch sie hindurchfließt. Kleinere Dauermagneten nutzt man zum Aufsammeln von metallischen Kleinstteilen oder zum Befestigen von leichten Gegenständen an einer Magnettafel. Auch die Spitzen von einigen Schraubendrehern sind magnetisiert, wodurch die Metallschraube am Drehschlitz gehalten wird. Dauermagneten kommen auch dort zum Einsatz, wo man mittels elektromagnetischer Induktion einen Strom in kleinen Generatoren erzeugen möchte. Ein Beispiel hierfür ist der Fahrraddynamo.

Um einen Dauermagneten existiert ein magnetisches Feld, das zu einer Ausrichtung von Eisenfeilspänen führt.

Als Materialien für die Herstellung von Dauermagneten eignen sich zum Beispiel Legierungen aus Eisen und Nickel, aber auch verschiedene keramische Werkstoffe und Neodym. Vor der Magnetisierung gibt man dem Werkstoff die gewünschte Form, die sehr vielgestaltig sein kann. Häufig benutzte Dauermagneten sind Hufeisenmagnete und Stabmagnete sowie zylinderförmige Magnete und Magnetblättchen.

Verschiedene Formen von Dauermagneten

Der entscheidende Unterschied zwischen einem nicht magnetisierten Eisenstab und einem magnetisierten besteht in der inneren Struktur des Stoffes. Grundsätzlich gilt: Jeder Stoff besitzt magnetische Eigenschaften, die aber sehr unterschiedlich ausgeprägt sein können. sogenannte ferromagnetische Stoffe (Eisen, Nickel, Cobalt, verschiedene Legierungen) zeichnen sich durch eine Besonderheit ihrer inneren Struktur aus. Sie bestehen aus winzigen magnetischen Bereichen gleicher magnetischer Orientierung, die normalerweise allerdings regellos angeordnet sind. Man nennt diese Bereiche weißsche Bezirke oder Elementarmagnete. Aufgrund ihrer regellosen Anordnung kompensieren sich die schwachen Magnetfelder der weißschen Bezirke, sodass nach außen hin keine und nur eine geringe magnetische Wirkung auftritt. Bringt man eine ferromagnetische Substanz in ein äußeres Magnetfeld, dann richten sich die weißsche Bezirke entlang der magnetischen Feldlinien des äußeren Feldes aus. Je stärker dieses Feld ist, desto größer ist der Ausrichtungseffekt. Bei einer hohen Feldstärke tritt Sättigung ein - dann sind alle weißschen Bezirke im ferromagnetischen Stoff einheitlich ausgerichtet. Diesen Vorgang bezeichnet man als Magnetisierung. Schaltet man das äußere Feld ab, dann bleibt die Ausrichtung der einzelnen Bereiche erhalten. Die Teilfelder überlagern sich zu einem kräftigen Magnetfeld. Ein Dauermagnet ist entstanden. Setzt man einen Dauermagneten hohen Temperaturen oder kräftigen mechanischen Stößen aus, so kann sich die Ausrichtung der weißschen Bezirke wieder ändern. Es kann eine Entmagnetisierung auftreten. Den beschriebenen Effekt der Magnetisierung kann man zum Beispiel beobachten, wenn man eisenhaltige Kleinteile wie Schrauben oder Nägel über längere Zeit in der Nähe eines kräftigen Dauermagneten aufbewahrt. Die Kleinteile sind dann selbst magnetisch geworden. Entsprechendes gilt auch für gusseiserne Heizkörper im Magnetfeld der Erde.

Unmagnetisiertes (a) und magnetisiertes (b) Eisen im Modell

Mit Stromfluss ist Elektromagnetismus verbunden: Jeder stromdurchflossene Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben. Besonders kräftig ist dieses Magnetfeld um stromdurchflossene Spulen mit Eisenkern. Eine stromdurchflossene Spule mit Eisenkern wird deshalb häufig auch als Elektromagnet bezeichnet, wobei es auch hier ähnlich wie bei Dauermagneten in Abhängigkeit vom Verwendungszweck sehr unterschiedliche Bauformen gibt. Ein Lasthebemagnet hat eine völlig andere Form als ein Elektromagnet, der in einem Türöffner oder in einem Relais vorhanden ist.

Eine stromdurchflossene Spule mit Eisenkern ist ein Elektromagnet: Sie zieht Körper aus ferromagnetischen Stoffen an.

Eigenschaften von Magneten und von Magnetfeldern

Magnete haben charakteristische Eigenschaften, die sich folgendermaßen zusammenfassen lassen:

  • Jeder Magnet besitzt zwei Stellen, an denen die Kraft auf einen Probekörper besonders groß ist
  • Man nennt diese Stellen die magnetischen Pole des Feldes, die beiden Pole Nordpol und Südpol
  • Dabei ist zu beachten, dass man bei keramischen Magneten auch solche herstellt, die mehrere Nord- und Südpole haben
  • Das ist z.B. bei keramischen Magneten der Fall, die sich in Fahrraddynamos befinden
  • Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige Pole ziehen sich an
  • Befindet sich ein drehbar gelagerter Probemagnet im Feld eines anderen Magneten, so wirkt auf ihn aufgrund der Kräfte zwischen den Polen ein Drehmoment, das zu einer Ausrichtung des Probemagneten im Magnetfeld führt. So richtet sich z.B. eine Kompassnadel im Magnetfeld der Erde in Feldrichtung aus. Nähere Erläuterungen zu diesem Magnetfeld sind unter dem Stichwort „Magnetfeld der Erde“ gegeben

Für magnetische Felder gilt darüber hinaus:

  • Ein Magnetfeld besitzt Energie, die man mitunter als magnetische Energie bezeichnet
  • Änderungen eines Magnetfeldes breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus

Zwischen Magneten wirken anziehende oder abstoßende Kräfte


Darstellung von Magnetfeldern

Magnetfeldern kann man ähnlich wie elektrische Felder und Gravitationsfelder mithilfe des Modells Feldlinienbild veranschaulichen. Bringt man kleine Magnete oder Eisenfeilspäne in ein magnetisches Feld, dann richten sich diese kleinen Magnete bzw. die Eisenfeilspäne in bestimmter Weise aus. Zeichnet man statt der kleinen Magnete bzw. der Eisenfeilspäne Linien, so erhält man ein Feldlinienbild.

Kleine Magnete oder Eisenfeilspäne richten sich in einem Magnetfeld in charakteristischer Weise aus.

Hier sehen wir verschiedene Feldlinienbilder von Dauermagneten und Elektromagneten dargestellt. Dabei gelten für die Feldlinienbilder von Magneten folgende Vereinbarungen:

Die magnetischen Feldlinien verlaufen bei Dauermagneten im äußeren Raum vom Nord- zum Südpol. Je dichter die Feldlinien liegen, desto stärker ist das magnetische Feld. Die magnetischen Feldlinien sind im Unterschied zu elektrischen Feldlinien geschlossene Linien. Beim Feldlinienbild um einen stromdurchflossenen Leiter ist das offensichtlich, gilt aber auch für beliebige andere Feldlinienbilder, auch wenn man bei Dauermagneten die Feldlinien im Inneren dieser Magneten meist nicht zeichnet. Im Inneren einer Spule oder im Inneren eines Dauermagneten verlaufen die Feldlinien dann vom Südpol in Richtung Nordpol. Geschlossene Linien bezeichnet man auch als Wirbel. Für die Feldlinien des magnetischen Feldes gibt es auch kein Anfang und kein Ende und damit auch keine Quelle für eine magnetische Feldlinie. Deshalb kennzeichnet man ein magnetisches Feld häufig auch in folgender Weise:

Ein Magnetfeld ist ein quellenfreies Wirbelfeld. Außer durch Feldlinienbilder kann man magnetische Felder auch quantitativ durch die Feldgrößen magnetische Flussdichte und magnetische Feldstärke beschreiben. Mehr Informationen dazu sind unter den betreffenden Stichwörtern zu finden.


Magnetische Abschirmung

Bringt man einen geschlossenen ferromagnetischen Hohlkörper in ein Magnetfeld, dann kann man dieses Magnetfeld innerhalb des Hohlraumes nicht mehr oder kaum noch nachweisen. Der ferromagnetische Stoff schirmt das äußere Magnetfeld nahezu vollständig ab. Diesen Effekt bezeichnet man als magnetische Abschirmung. Die magnetische Abschirmung beruht auf der hohen Permeabilität der ferromagnetischen Stoffe. Magnetische Feldlinien liegen in ferromagnetischen Stoffen besonders dicht beieinander, die Feldlinien verlassen einen geschlossenen Ring aus diesen Stoffen nicht, was man zum Beispiel zur Konstruktion von Ringspulen nutzt. Im umgekehrten Fall treten die Feldlinien eines äußeren Magnetfeldes leicht in Körper aus ferromagnetischen Stoffen ein und laufen dann innerhalb dieser Körper bis zum Austritt weiter. Sofern das betreffende Objekt ringförmig oder hohl ist, gelangen keine magnetischen Feldlinien in das Innere eines solchen ferromagnetischen Körpers.
Besonders geeignet sind zur magnetischen Abschirmung weichmagnetische Stoffe, also Stoffe, die sich leicht magnetisieren und entmagnetisieren lassen. Das gilt insbesondere für Weicheisen.
Die magnetische Abschirmung wird technisch genutzt, um das stets vorhandene Erdmagnetfeld beispielsweise von hochempfindlichen Versuchsanordnungen fern zu halten, damit Messfehler bei der Bestimmung magnetischer Feldstärken ausgeschlossen sind. Negativ wirkt sich die magnetische Abschirmung hingegen dort aus, wo man mithilfe eines Kompass es die Nordrichtung bestimmen möchte. Als im vorigen Jahrhundert die hölzernen Segelschiffe zunehmend durch Dampfschiffe aus Eisen abgelöst wurden, verlor der Schiffskompass mit Magnetnadel seine angestammte Bedeutung und musste in der Folgezeit durch die aufwendig konstruierten mechanischen Kreiselkompasse ersetzt werden.

Feldlinienbilder um Dauermagnete, einen stromdurchflossenen Leiter und eine stromdurchflossene Spule.


WIE TRENNEN SIE SICHER IHRE MAGNOSPHERE NEODYM-MAGNETE?


Sicheres Trennen von Neodym-Magneten


So trennen Sie die Magnete richtig

  1. Schieben Sie den obersten Magneten SEITLICH aus dem Stapel.
  2. Sobald die Magnetkraft deutlich nachlässt, heben Sie den Magneten vorsichtig an.
  3. Nun können Sie den Magneten NACH OBEN wegheben.



Bitte die Magnete nicht so trennen

  1. Versuchen Sie nicht, einen Magneten aus dem Stapel zu ziehen, BEVOR Sie in zur Seite geschoben haben.
  2. Vermeiden Sie, Haut oder Finger zwischen den Magneten einzuklemmen.
  3. Lassen Sie die Magneten NICHT aufeinander oder auf eine Oberfläche aufschlagen. Dies kann dazu führen, dass die Magnete brechen.

Wir haben die folgenden Neodym-Magnete im Angebot:

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