BRUGGERpedia: Fachwissen und physikalische Grundlagen der Magnettechnik
BRUGGER Magnetkompendium
Das Nachschlagewerk für die Magnetbranche – von A bis Z
Magnetismus fasziniert die Menschheit seit Jahrtausenden – von den ersten Entdeckungen des Magneteisensteins bis hin zu hochmodernen Neodym-Magneten, die unsere heutige Technologie revolutionieren. Ob in der Industrie, Medizin, Elektronik oder im Alltag: Magnetische Kräfte sind allgegenwärtig und aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken.
Was erwartet Sie in unserem Magnetismus-Glossar?
Unser Magnetkompendium bietet Ihnen einen strukturierten Überblick über alle wichtigen Begriffe rund um das Thema Magnete und Magnettechnik. Von A wie Anziehungskraft bis Z wie Zugkraft finden Sie hier:
- Grundlegende physikalische Begriffe – verständlich erklärt für Einsteiger und Profis
- Magnetarten und Materialien – Ferrite, Neodym, Samarium-Cobalt und mehr
- Technische Fachbegriffe – Remanenz, Koerzitivfeldstärke, Curie-Temperatur
- Anwendungsgebiete – von Haftsystemen über Sensorik bis zur Magnetresonanztomographie
- Praktisches Magnetwissen – für Handwerk, Industrie und Hobby
Für wen ist dieses Glossar gedacht?
Egal, ob Sie Ingenieur, Techniker, Einkäufer, Lehrer, Student oder einfach neugierig sind – unser Nachschlagewerk richtet sich an alle, die mehr über die faszinierende Welt des Magnetismus erfahren möchten. Die Einträge sind bewusst praxisnah und allgemeinverständlich formuliert, ohne dabei auf fachliche Präzision zu verzichten.
So nutzen Sie das Magnetismus-Kompendium
Navigieren Sie einfach über das alphabetische Verzeichnis zum gewünschten Begriff oder nutzen Sie die Suchfunktion der Webseite, um schnell die passende Erklärung zu finden. Querverweise innerhalb der Einträge führen Sie zu verwandten Themen und ermöglichen ein tieferes Eintauchen in die Materie.
Entdecken Sie jetzt die Grundlagen und Geheimnisse des Magnetismus!
Sie vermissen einen Begriff oder haben Fragen? Kontaktieren Sie uns – wir erweitern unser Glossar kontinuierlich.
Die technische Wissensdatenbank für Magnetsysteme
Wir von BRUGGER stellen uns gerne technischen Herausforderungen und bieten kompetente Beratung sowie maßgeschneiderte Magnetsysteme für nahezu jeden Anwendungsbereich. An dieser Stelle vermitteln wir kompaktes Fachwissen für Ihre Produktentwicklung: Dieses Magnet-Lexikon bietet Entwicklern und Konstrukteuren schnellen Zugriff auf wichtiges physikalisches und materialwissenschaftliches Know-how sowie fundiertes technisches Fachwissen zu den gängigen Magnetwerkstoffen.
Profitieren auch Sie von unserer über 60-jährigen Erfahrung und unserem Magnetwissen, das wir gerne mit Ihnen teilen.
Wussten Sie? Mit unserem eigenen Werkzeugbau und einem umfangreichen Maschinenpark können wir auch kurzfristig Prototypen fertigen. Unsere Kunststoff- und Metallbearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Kunststoffspritzmaschinen, Stanz- und Drehautomaten sowie Exzenterpressen, ermöglichen uns die Fertigung von vielen Einzelteilen direkt in unserem Haus. Wir beziehen zusätzliche Fertigungsteile vorwiegend von Lieferanten aus der Region (Local Sourcing). Seit 1999 sind wir nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert und überprüfen regelmäßig unsere Prozesse und Abläufe, um unseren Kunden stets gesicherte Qualität mit hervorragendem Preis-Leistungsverhältnis bieten zu können. Dabei prüfen wir auch immer, ob auf bestehende Bauteile oder Werkzeuge zurückgegriffen werden kann.
Von Magnesia bis Neodym – eine kurze Geschichte des Magnetismus
Lange vor der Entdeckung des Zusammenhangs zwischen Magnetismus und Elektrizität waren magnetische Phänomene nur durch natürliche Magneteisensteine beobachtbar. Eine der wichtigsten frühen Anwendungen war der Kompass, dessen Prinzip bereits im vorchristlichen China und in der griechischen Antike bekannt war. Die Magneteisensteine erhielten ihren Namen nach der Landschaft Magnesia in Griechenland, wo sie schon früh gefunden wurden. Auch in der altindischen Medizin nutzte man magnetische Kräfte – etwa zur Entfernung von Eisenspitzen aus dem Körper.
Im 13. Jahrhundert entstanden in Europa erste Aufzeichnungen über die Magnetisierung von Kompassnadeln sowie weitere wichtige Erkenntnisse – darunter das Wissen, dass die Erde selbst wie ein großer Magnet wirkt.
Durch systematische Experimente wurden in der Folgezeit die ersten „künstlichen" Magnete erzeugt: Die Kraftlinien an den Polen von Magnetsteinen wurden mit kleinen Eisenkappen konzentriert, magnetische Stahlnadeln durch Zusammenbinden gebündelt. Selbst im 18. Jahrhundert blieb der Magnetismus weitgehend unerklärt – und gerade deshalb faszinierend.
Den entscheidenden Durchbruch brachte das 20. Jahrhundert mit der Entdeckung der Seltenerd-Magnete. Materialien wie AlNiCo, Samarium-Cobalt (SmCo) und Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) revolutionierten die Magnettechnik und ermöglichen heute Hochleistungsmagnete für unzählige Anwendungen.
Magnetwissen von A-Z
Magnetische Abschirmung bezeichnet das gezielte Ablenken oder Blockieren von Magnetfeldern. Dazu werden Materialien mit hoher Permeabilität wie Mumetall oder weichmagnetische Stähle eingesetzt. Die Abschirmung schützt empfindliche Elektronik, Sensoren oder medizinische Geräte vor unerwünschten magnetischen Einflüssen.
Die Abstoßungskraft beschreibt die Kraft, mit der sich zwei gleichnamige Magnetpole (Nord-Nord oder Süd-Süd) gegenseitig abstoßen. Sie ist das Gegenstück zur Anziehungskraft und folgt denselben physikalischen Gesetzmäßigkeiten – mit zunehmendem Abstand nimmt auch die Abstoßungskraft ab. Die Abstoßung zwischen Magneten wird technisch gezielt genutzt: etwa bei Magnetlagern für berührungslose, reibungsfreie Lagerung, bei Magnetschwebesystemen oder zur Stoßdämpfung. Bei der Handhabung von Magneten ist Vorsicht geboten, da die Abstoßungskraft starke Magnete unkontrolliert wegschleudern kann.
AlNiCo-Magnete bestehen aus einer Legierung aus Aluminium, Nickel und Kobalt (Eisen und Kupfer). Daraus werden Permanentmagnete durch Gusstechniken oder Sintern hergestellt. AlNiCo Magnete zeichnen sich durch hohe Temperaturbeständigkeit (in Bereichen von -270°C bis + 450°C*) und gute Korrosionsbeständigkeit aus. Ihre Koerzitivfeldstärke ist jedoch gering, weshalb sie leicht entmagnetisiert werden können.
Diese Magnete besitzen eine Härte von 510 HV und können mit Diamantwerkzeugen (schleifen, bohren), Draht- und Senkerodieren, Wasserstrahlschneiden, Hartdrehen und Hartfräsen bearbeitet werden. Magnete aus AlNiCo müssen aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften eine große Länge in Magnetisierungsrichtung aufweisen, um als offene Magnete eine gute Entmagnetisierungsbeständigkeit zu haben.
* Die maximale Einsatztemperatur ist jedoch unterschiedlich und hängt entscheidend von der eigentlichen Legierung, vom Anwendungsbereich, den verbundenen Materialien, sowie von der Geometrie des Magneten ab. Genaue Angaben zum Temperaturbereich Ihres Magnetsystems entnehmen Sie bitte unserem Produktkatalog oder erfahren Sie gerne bei einem persönlichen Gespräch.
Antiferromagnetismus ist eine spezielle Form der magnetischen Ordnung, bei der sich benachbarte atomare magnetische Momente exakt antiparallel ausrichten. Sie zeigen in entgegengesetzte Richtungen und heben sich gegenseitig auf – das Material besitzt nach außen kein messbares Magnetfeld. Oberhalb der sogenannten Néel-Temperatur bricht diese Ordnung zusammen und das Material wird paramagnetisch. Typische antiferromagnetische Materialien sind Manganoxid, Nickeloxid, Hämatit und Chrom. Anwendung finden sie in der Spintronik und bei magnetischen Speichertechnologien.
Magnetische Anisotropie beschreibt die Richtungsabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften eines Materials. Anisotrope Magnete besitzen eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung, die während der Herstellung durch ein äußeres Feld festgelegt wird. Dadurch erreichen sie deutlich höhere Energieprodukte als isotrope Magnete. Die Unterscheidung ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Magneten in technischen Anwendungen. Die Anisotropie-Achse kann auch bei Dauermagneten genau vermessen werden, bezüglich einer relativen Schieflage/Winkelabweichung.
Die Anziehungskraft – auch Haftkraft genannt – beschreibt die Kraft, mit der ein Magnet ferromagnetische Materialien wie Eisen, Nickel oder Kobalt anzieht. Sie wird in Newton (N) oder Kilogramm (kg) angegeben und hängt von Magnetmaterial, Geometrie und Luftspalt ab. Je größer der Abstand, desto geringer die Kraft.
Neben der Anziehung zwischen Magnet und ferromagnetischem Gegenanker spielt auch die Anziehungskraft zwischen zwei Magneten oder Magnetsystemen eine wichtige Rolle. Dabei ziehen sich ungleichnamige Pole (Nord-Süd) an, während sich gleichnamige Pole (Nord-Nord oder Süd-Süd) abstoßen. Die Kräfte zwischen Magneten können – je nach Größe und Material – erheblich sein und müssen bei Handhabung, Montage und Konstruktion berücksichtigt werden.
Der Arbeitspunkt kennzeichnet den Betriebszustand eines Dauermagneten innerhalb eines magnetischen Kreises. Er wird durch den Schnittpunkt der Entmagnetisierungskurve mit der Scherungsgeraden bestimmt. Die Lage des Arbeitspunktes beeinflusst die nutzbare Magnetkraft und die Stabilität gegenüber Entmagnetisierung. Eine optimale Auslegung sorgt für maximale Effizienz und Langlebigkeit des Magnetsystems.
Bei der axialen Magnetisierung verläuft die Magnetisierungsrichtung entlang einer Achse des Magneten, wobei sich Nord- und Südpol an den gegenüberliegenden Stirnflächen befinden. Bei zylindrischen Magneten und Ringen ist dies eindeutig die Längsachse (Höhe).
Bei Quadermagneten sind jedoch drei Achsen möglich – die Magnetisierung kann durch die Länge, Breite oder Höhe verlaufen. Die genaue Magnetisierungsrichtung muss daher bei Quadermagneten immer spezifiziert werden. Axiale Magnetisierung eignet sich besonders für Haftanwendungen, Verschlüsse und Sensoren.
Weitere Informationen unter M: Magnetisierungsarten
Axial magnetisiert, Anisotrop
Axiale Magnetisierung beschreibt, wie Magnete bei der Herstellung ausgerichtet werden, bei denen die Pole auf den gegenüberliegenden Enden des Magneten (z.B. Scheiben, Zylinder) liegen. Diese Orientierung folgt der Länge des Magneten, daher auch die Bezeichnung "axial".
Es gibt ebenso die Möglichkeit, Axial sektorenförmig zu magnetisieren. Sektorförmige Magnetisierung bedeutet, dass ein Material nicht gleichmäßig magnetisiert ist, sondern in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Magnetisierungskräfte oder Richtungen hat.
Axial sektorenförmig magnetisiert, Anisotrop
Sektorförmige Magnetisierung bedeutet, dass ein Material nicht gleichmäßig magnetisiert ist, sondern in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Magnetisierungskräfte oder Richtungen hat.
Die Beschichtung schützt empfindliche Magnetmaterialien vor Korrosion und mechanischem Verschleiß. Besonders Neodym-Magnete benötigen einen Oberflächenschutz, da sie stark oxidationsanfällig sind. Gängige Beschichtungen sind Nickel, Zink, Epoxidharz oder Kombinationen wie Nickel-Kupfer-Nickel. Die Wahl der Beschichtung hängt von Einsatzumgebung (z.B. Kontakt mit Wasser), Temperatur und mechanischer Beanspruchung ab.
Das B-Feld – auch magnetische Flussdichte genannt – beschreibt die Stärke und Richtung eines Magnetfeldes. Die Einheit ist Tesla (T) oder Millitesla (mT). Das B-Feld gibt an, wie viele magnetische Feldlinien pro Flächeneinheit einen bestimmten Bereich durchdringen. Es ist die zentrale Größe zur Charakterisierung von Magnetfeldern in Technik und Physik.
Die BH-Kurve – auch Hysteresekurve oder Hystereseschleife genannt – zeigt das Magnetisierungsverhalten eines Materials in Abhängigkeit vom äußeren Magnetfeld. Sie stellt den Zusammenhang zwischen magnetischer Feldstärke (H) und magnetischer Flussdichte (B) grafisch dar. Aus ihr lassen sich wichtige Kennwerte wie Remanenz, Koerzitivfeldstärke und Energieprodukt ablesen. Unverzichtbar für die Materialauswahl und Magnetauslegung.
Das maximale Energieprodukt (BH)max ist das wichtigste Gütemaß für Dauermagnete. Es gibt die maximale magnetische Energie an, die ein Magnet pro Volumeneinheit speichern kann. Die Einheit ist Kilojoule pro Kubikmeter (kJ/m³) oder Megagauss-Oersted (MGOe). Je höher das Energieprodukt, desto leistungsfähiger und kompakter kann ein Magnetsystem gestaltet werden.
Der magnetische Brennpunkt bezeichnet den Bereich höchster Feldkonzentration bei speziell geformten Magnetsystemen. Durch gezielte Polschuhgestaltung lässt sich die magnetische Energie auf einen kleinen Bereich fokussieren. Anwendung findet dieses Prinzip etwa bei Haltemagneten oder in der Sensorik.
Die Bruchkraft gibt an, welche Zugbelastung ein Magnetsystem maximal aushält, bevor die Verbindung reißt oder das Material beschädigt wird. Sie ist nicht identisch mit der Haftkraft und wird unter definierten Prüfbedingungen ermittelt. Wichtig für sicherheitsrelevante Anwendungen in Industrie und Technik.
Die Curie-Temperatur ist die kritische Temperatur, bei der ein ferromagnetisches Material seine magnetischen Eigenschaften verliert. Oberhalb dieses Punktes wird der Magnet paramagnetisch – die magnetische Ordnung bricht zusammen. Für Neodym-Magnete liegt sie bei ca. 310 °C, für Ferrite bei etwa 450 °C. Entscheidend für Hochtemperaturanwendungen.
Auch interessant ist der Effekte von Kälte auf Magnetmaterial
Bis -40 °C steigt die Haftkraft leicht. Ab -125 °C nimmt sie ab; bei -196 °C verbleiben 85–90 % (reversibel).
Dauermagnete – auch Permanentmagnete genannt – erzeugen ein konstantes Magnetfeld ohne externe Energiezufuhr. Sie behalten ihre Magnetisierung über lange Zeiträume. Gängige Materialien sind Neodym (NdFeB), Ferrit, SmCo und AlNiCo. Einsatzgebiete reichen von Motoren über Lautsprecher bis zu Haftsystemen.
Die Deklination bezeichnet den Winkel zwischen magnetisch Nord und geografisch Nord an einem bestimmten Ort. Sie entsteht, weil der magnetische Nordpol nicht exakt mit dem geografischen Nordpol übereinstimmt. Für Navigation und Vermessung ist die Kenntnis der lokalen Deklination unverzichtbar.
Demagnetisierung bezeichnet den teilweisen oder vollständigen Verlust der Magnetisierung eines Dauermagneten. Ursachen können hohe Temperaturen, starke Gegenfelder, mechanische Erschütterungen oder ungünstige Magnetkreisgestaltung sein. Die Anfälligkeit hängt vom Magnetmaterial und dessen Koerzitivfeldstärke ab. Neodym-Magnete sind empfindlicher als Ferrite, bieten aber höhere Leistung. (Siehe auch Entmagnetisierung / Entmagnetisierungskurve)
Bei der diametralen Magnetisierung verläuft die Magnetisierungsrichtung quer durch den Durchmesser eines zylindrischen oder ringförmigen Magneten. Nord- und Südpol liegen sich an den Mantelflächen gegenüber. Diese Magnetisierungsart wird häufig für Rotoren in bürstenlosen Motoren, Sensoren und Drehgeber eingesetzt. Sie ermöglicht eine gleichmäßige Feldverteilung bei Rotationsbewegungen.
Diametral magnetisiert, Anisotrop
Diametrale Magnetisierung ist eine Magnetisierungsrichtung, bei der die Magnetpole auf gegenüberliegenden Flächen eines Magneten liegen, die durch den Durchmesser des Magneten verläuft. Diese Ausrichtung ist besonders bei Scheiben- und Stabmagneten sowie Ringmagneten üblich.
Diamagnetismus ist eine schwache Form des Magnetismus, die in allen Materialien auftritt. Diamagnetische Stoffe werden von einem Magnetfeld leicht abgestoßen, da sie ein schwaches Gegenfeld erzeugen. Der Effekt ist sehr gering und wird meist von stärkeren magnetischen Eigenschaften überlagert. Typische diamagnetische Materialien sind Wasser, Kupfer, Gold und Bismut.
Ein magnetischer Dipol ist die grundlegende Einheit eines Magnetfeldes mit einem Nord- und einem Südpol (Schaubild). Anders als elektrische Ladungen treten magnetische Pole niemals einzeln auf – jeder Magnet besitzt immer beide Pole. Dieses Prinzip gilt vom kleinsten Elementarmagneten bis zum größten Industriemagneten.
Maximale Einsatztemperatur von Magneten im Überblick:
Die maximale Einsatztemperatur, gibt die Temperatur an, bis zu der Magnete eingesetzt werden können, sie hängt von dem verwendeten Magnetmaterial ab. Generell reduziert sich die Haftkraft der Magnetsysteme mit höherer Temperatur. Die maximale Einsatztemperatur variiert stark zwischen standardmäßigen 80 °C bei klassischen Neodym-Magneten und bis zu 650 °C bei Alnico-Magneten. Wird diese temperaturabhängige Schwelle überschritten (Temperatur steigt über die sogenannte Curie-Temperatur) führt zur irreversiblen Entmagnetisierung, das heißt, der Magnet verliert seine Haftkraft teilweise oder vollständig .
Übersicht der Einsatztemperaturen nach Material
| Magnetmaterial | Max. Einsatztemperatur | Curie-Temperatur | Eigenschaften & Besonderheiten |
|---|---|---|---|
| Neodym (NdFeB) | 80 °C (Standard) Bis zu 230 °C (Sondergüten) |
ca. 310 – 380 °C | Extrem stark, in Standardausführung jedoch sehr hitzeempfindlich. Spezialklassen (z. B. SH, UH, EH, AH) halten deutlich mehr aus. |
| Ferrit | 250 °C | ca. 450 °C | Kostengünstig, korrosionsbeständig und sehr unempfindlich gegen höhere Temperaturen. |
| Samarium-Cobalt (SmCo) | 250 °C – 350 °C | ca. 700 – 800 °C | Sehr stark und gleichzeitig hochgradig temperaturstabil. Ideal für industrielle Heißanwendungen. |
| Alnico (AlNiCo) | 450 °C – 650 °C | ca. 850 °C | Besitzt die höchste Temperaturbeständigkeit aller Dauermagnete, hat dafür aber eine geringere Haftkraft. |
Die drei Stufen des Magnetismus-Verlusts
Wenn ein Magnet erhitzt wird, gerät das Gefüge im Inneren in Schwingung. Dabei unterscheidet man drei Stufen des Kraftverlusts:
- Reversibler Verlust: Der Magnet verliert bei Erwärmung temporär an Kraft. Kühlt er wieder auf Raumtemperatur ab, gewinnt er seine volle Stärke selbstständig zurück.
- Irreversibler Verlust: Wird die maximale Einsatztemperatur überschritten, ordnen sich die inneren Strukturen dauerhaft um. Der Magnet bleibt auch nach dem Abkühlen schwächer, kann jedoch mit einem starken externen Magnetfeld neu magnetisiert werden.
- Permanenter Verlust (Curie-Temperatur): Wird dieser Punkt erreicht, zerfällt die magnetische Ausrichtung komplett. Der Magnet wird dauerhaft entmagnetisiert und ist irreparabel zerstört.
Wichtige Einflussfaktoren im Alltag
- Die Geometrie: Dünne oder sehr kleine Magnete reagieren empfindlicher auf Hitze und entmagnetisieren sich schneller als dicke, kompakte Magnetblöcke aus demselben Material.
- Gegenstücke aus Metall: Ein Magnet, der direkt auf einem Stück Eisen haftet, hält physikalisch etwas höheren Temperaturen stand als ein frei schwebender Magnet.
- Magnetbänder und Folien: Diese flexiblen Magnete basieren meist auf Kunststoffen und nehmen bereits ab 80 °C bis 85 °C permanenten Schaden.
Ein Elektromagnet erzeugt ein Magnetfeld durch elektrischen Strom, der durch eine Spule fließt. Im Gegensatz zu Dauermagneten lässt sich seine Feldstärke regulieren und ein- oder ausschalten. Durch einen Eisenkern im Spuleninneren wird das Magnetfeld verstärkt. Elektromagnete finden Anwendung in Relais, Hubmagneten, Magnetventilen und industriellen Hebeanlagen.
Elementarmagnete sind die kleinsten magnetischen Einheiten in einem Material – sie entstehen durch die Spinbewegung der Elektronen. In unmagnetisiertem Zustand sind sie zufällig ausgerichtet und heben sich gegenseitig auf. Durch ein äußeres Magnetfeld richten sie sich parallel aus und das Material wird magnetisch. Dieses Modell erklärt anschaulich die Entstehung von Magnetismus auf atomarer Ebene.
Entmagnetiserung ist gleichbedeutend mit Demagnetisierung. Entmagnetisierung bezeichnet den teilweisen oder vollständigen Verlust der Magnetisierung eines Dauermagneten. Ursachen können hohe Temperaturen, starke Gegenfelder, mechanische Erschütterungen oder ungünstige Magnetkreisgestaltung sein. Die Anfälligkeit hängt vom Magnetmaterial und dessen Koerzitivfeldstärke ab. Neodym-Magnete sind empfindlicher als Ferrite, bieten aber höhere Leistung.
Im zweiten Quadrant der Hysterese von permanentmagnetischen Materialien werden die hier dargestellten Entmagnetisierungskurven abgebildet. Diese zeigen die Unterschiede zwischen Neodym-Eisen-Bor, Samarium-Cobalt, Aluminium-Nickel-Cobalt und Hartferrit Magneten auf, welche wir in unseren Magnetsystemen verwenden.
Die Remanenz B ist dabei das Maß für die magnetische Induktion, welche nach der Magnetisierung im Magnet verbleibt.
Die Koerzitivfeldstärke Hc beschreibt die notwendige magnetische Feldstärke, die nötig ist um die magnetische Induktion im Magnet verschwinden zu lassen. Das passiert wenn ein Permanentmagnet in ein umgekehrt polarisiertes Magnetfeld mit einer Koerzitivfeldstärke Hc eingebracht wird.
Epoxidbeschichtung ist ein Korrosionsschutz für Magnete, bei dem eine dünne Kunstharzschicht aufgetragen wird. Sie bietet guten Schutz gegen Feuchtigkeit und chemische Einflüsse. Epoxid eignet sich besonders für Anwendungen mit geringer mechanischer Belastung. Die Schicht ist meist schwarz und etwas dicker als metallische Beschichtungen.
Magnetische Feldlinien sind ein Modell zur Darstellung von Magnetfeldern. Sie verlaufen außerhalb des Magneten vom Nordpol zum Südpol und bilden geschlossene Schleifen. Je dichter die Feldlinien, desto stärker das Magnetfeld an dieser Stelle. Das Feldlinienmodell hilft bei der Visualisierung und Berechnung magnetischer Wechselwirkungen.
Ferrit-Magnete – auch Keramikmagnete genannt – bestehen aus Eisenoxid und Bariumcarbonat oder Strontiumcarbonat. Sie sind kostengünstig, korrosionsbeständig und temperaturstabil bis etwa 250 °C. Ihre Magnetkraft ist geringer als bei Neodym, dafür sind sie spröde und unempfindlich gegen Entmagnetisierung. Typische Anwendungen: Lautsprecher, Motoren, Magnettafeln und Haftsysteme.
Ferrimagnetismus ist eine magnetische Ordnung, bei der sich benachbarte atomare Momente antiparallel ausrichten – jedoch mit unterschiedlicher Stärke. Dadurch entsteht ein messbares Magnetfeld nach außen. Ferrite sind typische ferrimagnetische Materialien. Der Effekt liegt zwischen Ferromagnetismus und Antiferromagnetismus.
Ferromagnetismus ist die stärkste Form des Magnetismus und verantwortlich für die Eigenschaften von Dauermagneten. In ferromagnetischen Materialien richten sich die atomaren magnetischen Momente parallel zueinander aus und verstärken sich gegenseitig. Typische ferromagnetische Stoffe sind Eisen, Kobalt und Nickel. Oberhalb der Curie-Temperatur verlieren sie ihre ferromagnetischen Eigenschaften.
Die magnetische Flussdichte (auch B-Feld genannt) beschreibt die Stärke eines Magnetfeldes an einem bestimmten Punkt im Raum. Vereinfacht gesagt gibt sie an, wie viele magnetischen Feldlinien pro Flächeneinheit durch eine Fläche treten, die senkrecht zum Feld steht.
- Physikalische Bedeutung: Sie ist ein Maß für die lokale Konzentration des magnetischen Flusses. Je höher die Flussdichte, desto stärker wirkt die magnetische Kraft auf bewegte Ladungen oder ferromagnetische Materialien.
- Einheit:
- Die SI-Einheit ist das Tesla (T)
- In der Praxis wird oft noch das Gauss (G) verwendet
- Umrechnung: 1 Tesla = 10.000 Gauss
Wenn wir bei BRUGGER über die „Stärke“ eines Magneten sprechen (z. B. an der Oberfläche eines Permanentmagneten), meinen wir technisch gesehen fast immer die magnetische Flussdichte. Sie ist entscheidend dafür, wie stark ein Magnet ein Werkstück anzieht oder wie effektiv er Metallspäne aus einem Medium filtert.
Die Flussmessung dient der Bestimmung des magnetischen Flusses eines Dauermagneten. Als Messgerät wird ein Fluxmeter eingesetzt, das die in einer Messspule induzierte Spannung integriert. Die Messspule umschließt dabei den Magneten oder wird an ihm vorbeigeführt. Das Ergebnis ist der magnetische Fluss in Weber (Wb). Diese Methode eignet sich besonders zur Qualitätskontrolle und Klassifizierung von Magneten in der Serienfertigung, da sie schnell und zerstörungsfrei arbeitet.
Ein Fluxmeter ist ein Messgerät zur Bestimmung des magnetischen Flusses. Es integriert die in einer Messspule induzierte Spannung über die Zeit und zeigt das Ergebnis in Weber (Wb) an. Moderne Fluxmeter arbeiten digital und ermöglichen automatisierte Messabläufe. Sie werden in der Magnetfertigung zur Qualitätskontrolle und Klassifizierung eingesetzt.
Gauss (G) ist eine ältere Einheit für die magnetische Flussdichte, die vor allem im amerikanischen Raum noch gebräuchlich ist. Die SI-Einheit ist Tesla (T). Die Umrechnung lautet: 1 Tesla = 10.000 Gauss. In Datenblättern und Fachliteratur werden beide Einheiten parallel verwendet.
Ein Gaussmeter – auch Teslameter genannt – ist ein Messgerät zur Bestimmung der magnetischen Flussdichte. Als Sensor dient meist eine Hallsonde, die das Magnetfeld in ein elektrisches Signal umwandelt. Gaussmeter werden zur Qualitätskontrolle von Dauermagneten, zur Feldvermessung in Magnetsystemen und zur Überprüfung von Abschirmungen eingesetzt. Die Bezeichnung Gaussmeter ist im amerikanischen Raum üblich, Teslameter entspricht der SI-Nomenklatur.
Die Güteklasse bezeichnet die Leistungsstufe eines Magnetmaterials und definiert dessen magnetische Eigenschaften wie Energieprodukt, Remanenz und Koerzitivfeldstärke. Jede Magnetwerkstoffgruppe hat ihr eigenes Klassifizierungssystem:
Neodym-Magnete (NdFeB): Bezeichnungen wie N35, N42 oder N52 geben das maximale Energieprodukt in MGOe an. Zusatzbuchstaben wie M, H, SH oder UH kennzeichnen erhöhte Temperaturbeständigkeit.
Ferrit-Magnete: Güteklassen wie Y10, Y25, Y30 oder Y35 beschreiben die Leistungsfähigkeit. Höhere Zahlen bedeuten höhere Energieprodukte. Die Bezeichnungen können je nach Hersteller variieren (z. B. HF, C8).
AlNiCo-Magnete: Klassifizierungen wie AlNiCo 5, AlNiCo 8 oder AlNiCo 9 unterscheiden sich in Energieprodukt und Koerzitivfeldstärke. Höhere Nummern weisen meist auf verbesserte magnetische Eigenschaften hin.
Samarium-Cobalt-Magnete (SmCo): Es gibt zwei Hauptgruppen – SmCo5 (1:5) und Sm2Co17 (2:17). Innerhalb dieser Gruppen existieren weitere Abstufungen nach Energieprodukt und Temperaturverhalten.
Die Wahl der richtigen Güteklasse ist entscheidend für die Leistung und Wirtschaftlichkeit eines Magnetsystems. Die Magnetgüte und andere Kennzahlen unserer Materialien finden Sie unter M - Magnetwerkstoffdaten.
Die Haftkraft gibt an, welche Kraft erforderlich ist, um einen Magneten senkrecht von einer Stahloberfläche abzuziehen. Sie wird in Newton (N) oder Kilogramm (kg) angegeben und unter normierten Bedingungen gemessen. Die tatsächliche Haftkraft hängt von Oberflächenbeschaffenheit, Luftspalt und Materialdicke ab. Ein zentrales Auswahlkriterium für Magnetsysteme.
Die Haftkraft eines Magneten hängt maßgeblich von Material und Dicke des Gegenankers ab. Optimale Werte werden mit einer Gegenankerplatte aus unlegiertem Baustahl (z. B. S235) erreicht. Die Dicke sollte so gewählt sein, dass der Gegenanker den magnetischen Fluss vollständig aufnehmen kann – ist er zu dünn, kommt es zur Übersättigung und ein Teil der Feldlinien geht verloren. Auch minderwertiges oder nicht-ferromagnetisches Material (z. B. austenitischer Edelstahl) reduziert die Haftkraft erheblich.
Die Haftkraft eines Magneten nimmt mit zunehmendem Luftspalt überproportional ab – bereits wenige Zehntel Millimeter Abstand können die Kraft um 50 % oder mehr reduzieren. Ursachen für einen Luftspalt sind neben dem physischen Abstand auch Beschichtungen, Lacke, Folien, Verschmutzungen oder raue Oberflächen, die bei der Auslegung berücksichtigt werden müssen.
Generell reduziert sich bei jeder Magnetlegierung die Haftkraft mit steigender Temperatur. Die im unseren Produktbeschreibungen angegebene max. Einsatztemperatur gibt die Temperatur an, bis zu der die Systeme eingesetzt werden können, ohne dass diese Schaden nehmen können. Wird diese Grenze überschritten, wirkt sich dies auf Kunststoffe, Klebstoff und/oder auf die Magnetkraft aus. Bitte beachten Sie also die jeweiligen Temperaturangaben für die maximale Einsatztemperatur unserer Magnetsysteme.
Verlustarten durch Temperatur
Es gibt drei Arten von Haftkraftverlusten durch Hitze, abhängig von der Überschreitung der max. Einsatztemperatur:
- Reversibler Verlust: Knapp über max. Einsatztemperatur. Haftkraft sinkt temporär, erholt sich vollständig nach Abkühlung (Verluste: 15–40 % möglich). Kein dauerhafter Schaden, auch bei Wiederholung.
- Irreversibler Verlust: Deutlich über max. Einsatztemperatur. Dauerhaft geschwächt, aber remagnetisierbar durch starkes externes Feld
- Permanenter Verlust: Ab Curie-Temperatur. Vollständige, irreversible Entmagnetisierung.
Ein Halbach-Array ist eine spezielle Anordnung von Magneten, bei der die Magnetisierungsrichtung schrittweise rotiert – typischerweise in 90°-Schritten. Dadurch verstärkt sich das Magnetfeld auf einer Seite erheblich, während es auf der gegenüberliegenden Seite nahezu ausgelöscht wird. Diese asymmetrische Feldverteilung ermöglicht kompaktere und effizientere Magnetsysteme. Halbach-Arrays werden in Linearmotoren, Magnetlagern, Haftsystemen und Teilchenbeschleunigern eingesetzt. Wir haben in Zusammenarbeit mit einer Universität schon einen Halbach Array montieren dürfen, bei Interesse an einem solchen Projekt dürfen Sie sich gerne über das Kontaktformular bei unseren Technischen Anwendungsberatern melden.
Ein Hallsensor misst Magnetfelder auf Basis des Hall-Effekts. Wenn ein stromdurchflossener Leiter einem Magnetfeld ausgesetzt wird, entsteht eine messbare Spannung quer zur Stromrichtung. Hallsensoren werden zur berührungslosen Positions- und Drehzahlerfassung eingesetzt. Sie finden sich in Smartphones, Fahrzeugen und industriellen Steuerungen.
Eine Hallsonde ist der präzise Messkopf eines Gaussmeters oder Teslameters zur Bestimmung der magnetischen Flussdichte. Sie besteht aus einem dünnen Halbleiterplättchen, das senkrecht zum Magnetfeld positioniert wird. Die entstehende Hall-Spannung ist proportional zur Flussdichte und wird vom angeschlossenen Messgerät ausgewertet. Hallsonden ermöglichen kalibrierte Messungen vom Millitesla- bis in den Tesla-Bereich und sind unverzichtbar in der Qualitätskontrolle von Magneten.
Hartmagnetische Materialien lassen sich schwer magnetisieren, behalten aber ihre Magnetisierung dauerhaft. Sie besitzen eine hohe Koerzitivfeldstärke und eignen sich daher für Dauermagnete. Typische hartmagnetische Werkstoffe sind Neodym, Ferrit und SmCo. Das Gegenteil sind weichmagnetische Materialien.
Hartmagnetische Ferrite werden aus Eisenoxid und Strontiumcarbonat hergestellt.
Strontium-Ferrite Zusammensetzung: SrFe12O19
Diese Magnete besitzen eine Härte von 480-580 HV und können mit Diamantwerkzeug, sowie Wasserstrahlschneiden bearbeitet werden.Im Gegensatz zu den Seltenerdmagneten weisen Ferrite eine deutlich geringere magnetische Energiedichte auf. Diese Rohstoffe sind in großen Mengen vorhanden und deshalb sehr preiswert.
Absplitterungen an scharfen Kanten der Ferrite sind insofern erlaubt, als dass die ursprüngliche Form des Magneten und somit seine Funktion noch gegeben sind. Sind zu 100% einwandfreie Kanten erforderlich, muss dies explizit angegeben werden. Kleinere Risse im Magnetmaterial haben keinen Einfluss auf die Haftkraft.
Magnete aus HF können isotrop (keine Vorzugsrichtung der Elementarteilchen -> niedrigere Haftwirkung) oder anisotrop (Elementarteile sind vorzugsgerichtet -> höhere Haftwirkung) sein. HF Magnete können in Temperaturbereichen von -40°C bis + 250°C* eingesetzt werden.
Das Material ist hart und spröde, eine Bearbeitung ist nur mit Diamantwerkzeugen möglich. Weiterhin ist HF unempfindlich gegen Oxidation und Witterungseinflüssen und weist eine gute Chemikalienbeständigkeit auf.
* Die maximale Einsatztemperatur ist jedoch unterschiedlich und hängt entscheidend von der eigentlichen Legierung, vom Anwendungsbereich, den verbundenen Materialien, sowie von der Geometrie des Magneten ab. Genaue Angaben zum Temperaturbereich Ihres Magnetsystems entnehmen Sie bitte unserem Produktkatalog oder erfahren Sie gerne bei einem persönlichen Gespräch.
ine Helmholtz-Spule besteht aus zwei parallelen, identischen Spulen, die im Abstand ihres Radius voneinander angeordnet und gleichsinnig von Strom durchflossen werden. In der Mitte zwischen beiden Spulen entsteht ein besonders homogenes Magnetfeld. Diese Anordnung wird zur Kalibrierung von Magnetfeldsensoren, zur Messung magnetischer Momente von Dauermagneten und zur Kompensation störender Umgebungsfelder wie dem Erdmagnetfeld eingesetzt.
Das H-Feld beschreibt die magnetische Feldstärke unabhängig vom umgebenden Material. Die Einheit ist Ampere pro Meter (A/m) oder Oersted (Oe). Während das B-Feld die tatsächliche Flussdichte angibt, beschreibt das H-Feld die Ursache des Magnetfeldes. Beide Größen sind über die Permeabilität des Materials miteinander verknüpft.
Hysterese beschreibt das verzögerte Ansprechverhalten eines ferromagnetischen Materials auf Änderungen des äußeren Magnetfeldes. Die Magnetisierung folgt nicht linear, sondern bildet eine charakteristische Schleife – die Hysteresekurve. Dieses Verhalten erklärt, warum Dauermagnete ihre Magnetisierung behalten und warum bei Ummagnetisierung Energieverluste auftreten.
Die Hysteresemessung ist ein Verfahren zur Aufnahme der vollständigen BH-Kurve eines magnetischen Materials. Der Prüfling wird in einem geschlossenen Magnetkreis zyklisch auf- und abmagnetisiert, während Feldstärke und Flussdichte kontinuierlich erfasst werden. Aus der Messung lassen sich wichtige Kennwerte wie Remanenz, Koerzitivfeldstärke und Energieprodukt ableiten. Sie ist unverzichtbar für die Materialcharakterisierung und Qualitätssicherung.
Ein Impulsmagnetisierer ist ein Gerät zur Magnetisierung von Dauermagneten mittels eines kurzen, extrem starken Magnetfeldimpulses. Ein Kondensator wird aufgeladen und schlagartig über eine Magnetisierspule entladen – dabei entstehen Feldstärken von mehreren Tesla für wenige Millisekunden. Dies reicht aus, um selbst hochkoerzitive Materialien wie Neodym vollständig zu magnetisieren. Impulsmagnetisierer ermöglichen auch komplexe Magnetisierungsmuster wie Multipol- oder Schrägmagnetisierung und sind unverzichtbar in der industriellen Magnetfertigung. BRUGGER verfügt über 6 Impuls-Magnetisiergeräte zum magnetisieren von AlNiCo, Neodym, Samarium und Hartferrit Werkstoffen bis zu einem Durchmesser von 150mm.
Das Magnetisieren und Entmagnetisieren ist mit einer Maximalspannung bis zu 3000 Volt möglich.
Magnetische Induktion bezeichnet die Entstehung einer elektrischen Spannung in einem Leiter durch ein sich änderndes Magnetfeld. Dieses Prinzip – beschrieben durch das Faradaysche Induktionsgesetz – bildet die Grundlage für Generatoren, Transformatoren und Sensoren. Der Begriff wird umgangssprachlich auch als Synonym für die magnetische Flussdichte (B-Feld) verwendet.
Isotrope Magnete besitzen keine bevorzugte Magnetisierungsrichtung und können in beliebiger Richtung magnetisiert werden. Sie werden ohne Ausrichtung im Magnetfeld hergestellt und erreichen daher geringere Energieprodukte als anisotrope Magnete. Ihre Flexibilität macht sie geeignet für Anwendungen mit komplexen Magnetisierungsmustern oder wenn die Magnetisierungsrichtung erst nach der Fertigung festgelegt wird.
Irreversible Verluste bezeichnen den dauerhaften Verlust von Magnetkraft, der nicht durch einfaches Abkühlen oder Entfernen eines Gegenfeldes rückgängig gemacht werden kann. Ursachen sind Überschreitung der maximalen Einsatztemperatur oder zu starke entmagnetisierende Felder. Der Magnet muss anschließend neu magnetisiert werden, um seine ursprüngliche Leistung wiederherzustellen.
Joch / Magnetjoch
Ein Joch ist ein Bauteil aus weichmagnetischem Material, das magnetische Feldlinien gezielt leitet und bündelt. Es verbindet die Pole eines Magneten oder Elektromagneten und schließt den magnetischen Kreis. Durch den Einsatz eines Jochs wird die Haftkraft eines Magnetsystems deutlich erhöht und Streufelder werden minimiert. Typische Materialien sind Weicheisen oder Baustahl.
Jochmagnet
Bezeichnet ein komplettes Magnetsystem bestehend aus Dauermagnet und Eisenjoch. Also: Magnet + Joch = Jochmagnet.
Ein Jochmagnet ist ein Magnetsystem, bei dem ein Dauermagnet in ein Gehäuse aus weichmagnetischem Material eingebettet ist. Das Eisenjoch bündelt die Feldlinien und verstärkt die Haftkraft an der Polfläche erheblich. Transformatoren sind typische Anwendungen von Jochmagneten.
Kernmagnetisierung bezeichnet die Magnetisierung durch den Einfluss des Atomkerns – im Gegensatz zur Elektronenhülle. Der Effekt ist extrem schwach und spielt für Dauermagnete keine Rolle. Er ist jedoch Grundlage der Kernspinresonanz (NMR) und Magnetresonanztomographie (MRT) in der Medizintechnik.
Die Kippkraft beschreibt die Kraft, die erforderlich ist, um einen Magneten durch eine Drehbewegung von der Haftfläche zu lösen – etwa durch Anheben einer Kante. Sie ist deutlich geringer als die senkrechte Haftkraft, da Hebelkräfte wirken und die Kontaktfläche schrittweise verkleinert wird. Die tatsächliche Kippkraft hängt stark von der Einleitung der Kraft in das Gesamtsystem ab – je länger der Hebelarm, desto geringer die benötigte Kraft zum Ablösen. Bei der Konstruktion von Magnetsystemen sollte daher berücksichtigt werden, ob Kippbelastungen auftreten können.
Die Koerzitivfeldstärke gibt an, welches Gegenfeld erforderlich ist, um einen Magneten vollständig zu entmagnetisieren. Sie ist ein Maß für die Widerstandsfähigkeit gegen Entmagnetisierung. Man unterscheidet zwischen Hc (Koerzitivfeldstärke der Flussdichte) und HcJ (Koerzitivfeldstärke der Polarisation). Je höher der Wert, desto stabiler ist der Magnet gegenüber Temperatur und Gegenfeldern.
Einfacher gesagt: Die Koerzitivfeldstärke Hc beschreibt die notwendige magnetische Feldstärke, die nötig ist, um die magnetische Induktion im Magnet verschwinden zu lassen. Das passiert, wenn ein Permanentmagnet in ein umgekehrt polarisiertes Magnetfeld mit einer Koerzitivfeldstärke Hc eingebracht wird.
Die Messung erfolgt mittels Hysteresemessung im Permeameter, bei der der Magnet einem steigenden Gegenfeld ausgesetzt wird, bis die Flussdichte (B) bzw. Polarisation (J) null erreicht. Für die schnelle Serienprüfung werden Koerzimeter eingesetzt, die den Nulldurchgang direkt detektieren und die Koerzitivfeldstärke anzeigen.
Der magnetische Kraftfluss – auch magnetischer Fluss genannt – beschreibt die Gesamtmenge der magnetischen Feldlinien, die eine bestimmte Fläche durchdringen. Die Einheit ist Weber (Wb). Der Kraftfluss ist das Produkt aus magnetischer Flussdichte und durchströmter Fläche. Er ist eine zentrale Größe bei der Berechnung von Magnetkreisen und Induktionsvorgängen.
Aufgaben des Kurzschlussbügels:
- Er schützt den Magneten: Wenn man einen Magneten lagert, kann er mit der Zeit schwächer werden. Der Bügel verbindet den Nordpol und den Südpol. Dadurch bleibt die Magnetkraft im Inneren im Kreis erhalten und der Magnet hält deutlich länger.
- Er schirmt die Magnetkraft ab: Wenn der Bügel aufgesetzt ist, haftet der Magnet von außen fast gar nicht mehr. So bleiben beim Transport keine Werkzeuge oder Schlüssel ungewollt daran kleben.
Ein Kurzschlussbügel ist ein Weicheisenstück, das die Pole eines Magneten überbrückt und den magnetischen Kreis schließt. Er wird zur Lagerung und zum Transport von Magneten eingesetzt, um die Magnetkraft zu erhalten und Streufelder zu reduzieren. Besonders bei AlNiCo-Magneten mit geringer Koerzitivfeldstärke ist der Kurzschlussbügel unverzichtbar. Man nutzt diese Bügel vor allem für ältere Magnete (zum Beispiel aus der Schulphysik). Moderne, superstarke Magnete (wie Neodym-Magnete) behalten ihre Kraft von alleine. Sie brauchen diesen Schutz nicht mehr.
Längenmagnetisierung ist ein anderer Begriff für axiale Magnetisierung bei Stabmagneten. Die Pole befinden sich an den beiden Stirnseiten des Magneten. Diese Magnetisierungsart ist Standard bei zylindrischen und quaderförmigen Magneten für Haft- und Halteaufgaben.
Die Lorentzkraft ist die Kraft, die ein Magnetfeld auf bewegte elektrische Ladungen (z. B. Elektronen) ausübt. Sie ist das Bindeglied zwischen Elektrizität und Magnetismus und der Grund, warum sich geladene Teilchen im Magnetfeld ablenken lassen.
Der Grundsatz:
- Ruhende Ladungen spüren im Magnetfeld keine Kraft.
- Bewegte Ladungen kreuzen die Feldlinien des Magnetfelds und erfahren dadurch eine Kraft.
- Wirkungsrichtung: Die Lorentzkraft wirkt immer senkrecht sowohl zur Bewegungsrichtung des Teilchens als auch zur Richtung des Magnetfeldes
Die Kraft lässt sich mit der Drei-Finger-Regel der rechten Hand bestimmen:
- Daumen: Bewegungsrichtung der Ladung (bei positiven Ladungen = technische Stromrichtung)
- Zeigefinger: Richtung des Magnetfeldes (vom Nord- zum Südpol)
- Mittelfinger: Richtung der Lorentzkraft (Kraftwirkung)
Der Luftspalt bezeichnet den Abstand zwischen einem Magneten und dem ferromagnetischen Gegenstück, oder zwischen zwei Magneten oder Magnetsystemen – eine bewusste Unterbrechung des magnetisch gut leitenden Materials (wie Eisen) durch ein magnetisch schlecht leitendes Medium (wie Luft). Er trennt meist ein bewegliches Bauteil von einem feststehenden, damit diese nicht mechanisch aneinander reiben. Ein Luftspalt bei Permanentmagnetsystemen wirkt sich massiv auf die Stärke, die Richtung und das Verhalten des Magnetfeldes aus.
In der Magnettechnik gilt die Grundregel: Je größer der Luftspalt, desto geringer ist die verbleibende Haftkraft des Systems. Dieser scheinbare Nachteil erweist sich in der Konstruktion jedoch oft als technologischer Vorteil für berührungslose Anwendungen. Erst durch den Luftspalt können sich Magnete in Motorengehäusen frei drehen, Magnetrührer steril durch Glaswände hindurch arbeiten oder Sensoren präzise Messungen durchführen, ohne zu verschleißen. Er wandelt magnetische Kräfte in sichere, verschleißfreie Bewegung um. Im Luftspalt wird magnetische Energie weitergeleitet, die zur Verrichtung mechanischer Arbeit genutzt wird – etwa um den Anker eines Relais anzuziehen oder den Rotor eines Motors zu drehen.
Gleichzeitig hat der Luftspalt entscheidenden Einfluss auf die Haftkraft: Bei der Auslegung von Magnetsystemen ist die Minimierung des Luftspalts ein zentrales Konstruktionsziel, denn bereits wenige Millimeter Abstand reduzieren die Kraft erheblich. Auch Beschichtungen, Lacke oder Verschmutzungen wirken als Luftspalt und sollten bei der Auslegung berücksichtigt werden.
Magnet
Ein Magnet ist ein Körper, der ein dauerhaftes magnetisches Feld erzeugt und ferromagnetische Materialien anzieht. Man unterscheidet zwischen Dauermagneten (Permanentmagneten) und Elektromagneten. Jeder Magnet besitzt einen Nord- und einen Südpol – gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. Magnete finden Anwendung in nahezu allen Bereichen der Technik.
Magnetsystem
Verbund eines Magneten mit anderen Komponenten aus Metall und/oder Kunststoff. Ein Magnetsystem ist eine Baugruppe aus einem oder mehreren Magneten in Kombination mit weiteren Komponenten wie Joch, Polschuhen oder Gehäuse. Durch die gezielte Anordnung werden Haftkraft, Feldverlauf oder Schaltverhalten optimiert. Typische Magnetsysteme sind Topfmagnete, Greifersysteme (Stabgreifer), Magnetverschlüsse und Haftelemente. Sie erreichen höhere Leistungen als einzelne Magnete.
Unsere Magnetsysteme sind frei von PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen). Dies gilt sowohl für die Magnete selbst als auch für alle von uns verwendeten Beschichtungen. Wir legen großen Wert auf nachhaltige und unbedenkliche Materialien, um die Umwelt und Ihre Gesundheit zu schützen.
Speziell unsere Parylene-Beschichtungen sind eine hochwertige, PFAS-freie Alternative zu herkömmlichen PTFE-Beschichtungen (Teflon™). Sie bieten ausgezeichneten Schutz gegen Feuchtigkeit, Chemikalien und Korrosion, ohne schädliche Substanzen freizusetzen.
Neben der PFAS-freien Parylen-Beschichtung bieten wir bei Brugger weitere Beschichtungen an, die je nach Anwendungsbereich optimale Leistung gewährleisten:
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Verzinkung (Zn): Ein weit verbreiteter Korrosionsschutz für Stahlmagnete. Sie ist kosteneffizient und bietet guten Schutz in trockenen Umgebungen.
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Vernickelung (Ni): Eine beliebte Beschichtung für Neodym-Magnete. Sie bietet guten Schutz gegen Korrosion und eine glatte, ansprechende Oberfläche.
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Gummierung (TPE): Unsere gummierten Magnetsysteme sind allseitig mit einem thermoplastischen Elastomer (TPE) umspritzt. Sie schützen empfindliche Oberflächen vor Kratzern, erhöhen die Verschiebekräfte und sind UV-beständig. Diese Beschichtungen sind REACH- und RoHS-konform sowie frei von schädlichen Weichmachern.
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Epoxidharz (Epoxy): Eine widerstandsfähige, schwarze Kunststoffbeschichtung, die exzellenten Schutz in feuchten oder chemisch aggressiven Umgebungen bietet.
Ein Magnetfeld ist der Raum um einen Magneten, in dem magnetische Kräfte wirken. Es wird durch Feldlinien dargestellt, die vom Nordpol zum Südpol verlaufen. Die Stärke des Feldes nimmt mit zunehmendem Abstand vom Magneten ab. Magnetfelder entstehen durch Dauermagnete, stromdurchflossene Leiter oder bewegte elektrische Ladungen.
Die Magnetgüte (auch Güteklasse genannt) beschreibt die Leistungsfähigkeit und Qualität eines Magneten. Sie gibt an, wie stark der Magnet ist und welche Hitze er verträgt. Die Angabe der Magnetgüte dient als standardisierter „Leistungsstempel“ für Ingenieure und Einkäufer. Je höher die Zahl, desto stärker der Magnet bei gleicher Größe.
Zusammensetzung des Wertes am Beispiel N45H:
- Buchstabe N = Neodym: Das große N am Anfang der Gütebezeichnung (wie bei N45 oder N52) signalisiert dem Anwender sofort, dass es sich um einen Neodym-Magneten handelt
- Zahl (z. B. 45): Steht für die magnetische Kraft. Je höher, desto stärker der Magnet.
- Buchstabe (z. B. H): Steht für die maximale Betriebstemperatur (z. B. H = bis 120 °C).
Das magnetische Moment ist eine physikalische Größe, die Stärke und Richtung der magnetischen Wirkung eines Körpers beschreibt. Bei Dauermagneten gibt es an, wie stark der Magnet mit externen Magnetfeldern wechselwirkt. Die Einheit ist Ampere-Quadratmeter (A·m²) oder Joule pro Tesla (J/T). Das magnetische Moment ist unabhängig von der Magnetgeometrie und eignet sich daher ideal zum Vergleich unterschiedlicher Magnete. Die Messung erfolgt typischerweise mit einer Helmholtz-Spule in Kombination mit einem Fluxmeter.
Magnetische Sättigung tritt ein, wenn alle Elementarmagnete in einem Material vollständig ausgerichtet sind. Eine weitere Erhöhung des äußeren Feldes führt dann zu keiner Steigerung der Magnetisierung mehr. Jedes ferromagnetische Material hat eine charakteristische Sättigungsgrenze. Bei der Auslegung von Magnetkreisen muss die Sättigung berücksichtigt werden, um Effizienzverluste zu vermeiden.
Die magnetische Permeabilität beschreibt die Durchlässigkeit eines Materials für magnetische Feldlinien. Materialien mit hoher Permeabilität (wie Weicheisen) leiten Magnetfelder gut, solche mit niedriger Permeabilität (wie Luft oder Kupfer) schlecht. Die relative Permeabilität (µr) gibt das Verhältnis zur Permeabilität des Vakuums an. Sie ist entscheidend für die Berechnung von Magnetkreisen.
Ein Magnetisiergerät dient der Magnetisierung von Dauermagneten. In der industriellen Fertigung werden überwiegend Impulsmagnetisierer eingesetzt, die durch kurze, starke Feldimpulse auch hochkoerzitive Materialien zuverlässig magnetisieren. Für einfache Anwendungen existieren auch Magnetisierjoche mit Dauermagneten oder Elektromagneten. Siehe auch unter Impuls-Magnetisierer.
Magnetisierung bezeichnet den Vorgang, bei dem ein ferromagnetisches Material selbst zum Magneten wird. Dies geschieht durch Ausrichtung der Elementarmagnete im Material mittels eines starken äußeren Magnetfeldes. Die Magnetisierung kann dauerhaft (bei Hartmagneten) oder vorübergehend (bei Weichmagneten) sein. Die Einheit der Magnetisierung ist Ampere pro Meter (A/m).
Methoden der Magnetisierung
Durch ein äußeres Magnetfeld: Das Material wird in das starke Feld eines Elektromagneten gebracht (oft in einer stromdurchflossenen Spule). Dadurch richten sich die atomaren Magnete aus. So lässt sich in der Produktion Dauermagnetismus erzeugen.
Durch mechanisches Streichen: Das wiederholte Streichen mit einem Dauermagneten in immer dieselbe Richtung über ein Stück Eisen (z. B. einen Nagel) zwingt die Elementarmagnete in eine parallele Ausrichtung.
Durch Erhitzen und Abkühlen (Thermomagnetismus): Dieser macht sich zu Nutze, dass die magnetischen Eigenschaften bestimmter Legierungen sehr stark von der Temperatur abhängen. Ein solches Material ist zum Beispiel die Legierung aus den Elementen Lanthan, Eisen, Kobalt und Silizium, die bisher für magnetische Kühlanwendungen eingesetzt wurde.
Unterhalb von ca. 27 °C ist das Material magnetisch, während es bei höheren Temperaturen unmagnetisch ist.
Wird das Material abwechselnd mit warmen und kalten Wasser in Berührung gebracht, ändert sich fortwährend die Magnetisierung des Materials.
Alle von uns gelieferten Magnetsysteme werden immer mit derselben Magnetisierung gefertigt, d.h., dass die Anordnung der Pole auf der Haftfläche je Legierung immer gleich ist.
Hier sehen Sie die schematische Darstellung der verschiedenen Magnetlegierungen:
HF/AlNiCo
HF/AlNiCo
NdFeB/SmCo
NdFeB/SmCo
Um starke Magnete zu produzieren oder bei komplexer mehrpoliger Magnetisierung wird ein starker, kurzer Stromimpuls durch eine speziell entwickelte Spule geleitet. Dies nennt man Impuls-Magnetisierung. Mit dieser Methode können sehr hohe Magnetfelder erzeugt werden, die zur Sättigung (vollständigen Magnetisierung) bestimmter Materialien erforderlich sind.
Die jeweilige Art der Magnetisierung richtet sich nach dem gewünschten Einsatz, der Bauform und dem Material der verwendeten Magnete. So lassen sich z.B. mit verschiedenen Magnetisierungsarten bei ansonsten gleicher Bauform unterschiedliche Magnetfelder und Haftkräfte erzielen. Ebenfalls eine Rolle spielt der verwendete Rohmagnet. Handelt es sich um ein anisotropes Exemplar, kommen im allgemeinen die ersten vier der hier genannten Magnetisierungsarten zum Tragen. Im Falle eines isotropen Magneten werden in aller Regel die beiden letztgenannten Magnetisierungsarten zum Einsatz kommen.
Axial magnetisiert, Anisotrop
Axiale Magnetisierung beschreibt, wie Magnete bei der Herstellung ausgerichtet werden, bei denen die Pole auf den gegenüberliegenden Enden des Magneten (z.B. Scheiben, Zylinder) liegen. Diese Orientierung folgt der Länge des Magneten, daher auch die Bezeichnung "axial".
Axial sektorenförmig magnetisiert, Anisotrop
Sektorförmige Magnetisierung bedeutet, dass ein Material nicht gleichmäßig magnetisiert ist, sondern in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Magnetisierungskräfte oder Richtungen hat.
Zweipolig magnetisiert, Anisotrop
Bei der beidseitig mehrpoligen Magnetisierung sind beide Seiten das Materials magnetisiert. Damit die Pole sich nicht in die Quere kommen, bzw. das Material nicht wieder teilweise entmagnetisiert wird, müssen die Pole auf beiden Seiten um einen Pol versetzt sein. So trifft wieder Nordpol auf Südpol.
Diametral
Diametral magnetisiert, Anisotrop
Diametrale Magnetisierung ist eine Magnetisierungsrichtung, bei der die Magnetpole auf gegenüberliegenden Flächen eines Magneten liegen, die durch den Durchmesser des Magneten verläuft. Diese Ausrichtung ist besonders bei Scheiben- und Stabmagneten sowie Ringmagneten üblich.
Mehrpolig
Mehrpolig flächenmagnetisiert, Isotrop
Mehrpolige Magnetisierung bedeutet, dass ein Magnet oder ein Material mehr als zwei Pole (Nord und Süd) hat. Diese Pole sind in einem bestimmten Muster angeordnet, meist abwechselnd, und erzeugen ein komplexeres Magnetfeld als ein Dipolmagnet.
Radial
Radial magnetisiert, Isotrop
Bei der radialen Magnetisierung verläuft das Magnetfeld von der Mitte zum äußeren Rand des Magneten. Diese Ausrichtung wird in Sensoren und magnetischen Baugruppen eingesetzt und bietet eine präzise magnetische Steuerung.
Beim Magnetismus handelt es sich um ein physikalisches Phänomen, einem Teilgebiet des Elektromagnetismus als einem der vier Grundkräfte der Physik. Beschrieben wird der Magnetismus mit Hilfe des Magnetfeldes H und der magnetischen Flussdichte B. Magnetismus entsteht durch bewegte elektrische Ladungen bzw. durch magnetische (Bahndreh-) Momente sowie Eigendrehmomente (Spin) von Elektronen. Magnetismus äußert sich in einer durch das Magnetfeld vermittelten Kraft, ausgehend von magnetischen Objekten (wie zum Beispiel Dauermagneten) oder auf diese wirkend (wie zum Beispiel Eisen).
Einige unserer Magnetsysteme sind eine Kombination von einem Dauermagnetkern zusammen mit einem Eisengehäuse. Durch verschiedene Möglichkeiten beim Zusammenführen können wir erhöhte Haftkräfte erzielen.
Welche Möglichkeiten es gibt, können Sie der folgenden Darstellung entnehmen. Dabei gilt die Haftkraft des Magnetkerns als Referenz für die nachfolgenden Möglichkeiten:
Magnetkern
Faktor 1
Magnetkern mit Eisenrückschluss
ca. Faktor 1,3
Magnetkern mit Eisenrückschluss und Mittelpol
ca. Faktor 4,5
Magnetkern in U-Form Eisen
Faktor 5,5
Magnetkern in Eisen-Rundgehäuse (Flachgreifer)
ca. Faktor 6
Ringmagnet in Eisengehäuse mit
Mittelpol
ca. Faktor 7
Magnetstab aus AlNiCo in Eisen-Rundgehäuse (Topfsystem)
Faktor 7,5
Magnetkern mit Polschuhen
ca. Faktor 16
Ein Magnetkreis beschreibt den geschlossenen Pfad, entlang dem magnetische Feldlinien verlaufen. Er besteht aus Magnetquelle, magnetischen Leitern (z. B. Eisenjoch) und gegebenenfalls Luftspalten. Die Auslegung des Magnetkreises bestimmt die Effizienz und Leistung eines Magnetsystems. Analog zum elektrischen Stromkreis gelten Gesetzmäßigkeiten wie das Durchflutungsgesetz.
Magnetlegierungen sind metallische Werkstoffe, die durch Kombination verschiedener Elemente starke dauermagnetische Eigenschaften erhalten. Die wichtigsten Magnetlegierungen sind Neodym-Eisen-Bor (NdFeB), Samarium-Cobalt (SmCo) und Aluminium-Nickel-Cobalt (AlNiCo). Jede Legierung bietet spezifische Vorteile hinsichtlich Energieprodukt, Temperaturbeständigkeit und Korrosionsverhalten.
Die magnetischen Eigenschaften entstehen durch die kristalline Gefügestruktur der Legierung. Die Schaubilder zeigen den typischen Aufbau der verschiedenen Magnetlegierungen auf atomarer Ebene
HF/AlNiCo
HF/AlNiCo
NdFeB/SmCo
NdFeB/SmCo
Ein Magnetometer ist ein Messgerät zur Bestimmung von Stärke und Richtung eines Magnetfeldes. Es gibt verschiedene Typen wie Hallsonden, Fluxgate-Magnetometer oder SQUID-Sensoren. Magnetometer werden in der Geophysik, Navigation, Qualitätskontrolle und Materialprüfung eingesetzt. Die Messgenauigkeit reicht von Femtotesla bis mehrere Tesla.
Eine Magnetkupplung überträgt Drehmoment zwischen zwei Wellen berührungslos durch magnetische Kräfte. Sie besteht aus zwei getrennten Hälften mit Permanentmagneten, die durch eine Trennwand hindurch magnetisch gekoppelt sind. Der große Vorteil: Antrieb und Abtrieb sind hermetisch voneinander getrennt, was die Kupplung ideal für Pumpen, Rührwerke und Kompressoren mit aggressiven, giftigen oder hochreinen Medien macht. Magnetkupplungen arbeiten verschleißfrei, benötigen keine Dichtungen an der Wellendurchführung und sind wartungsarm. Bei Überlast rutschen sie durch und schützen so den Antrieb vor Beschädigung. Unsere Experten haben bereits mehrfach Projekte mit Magnetkupplungen erfolgreich umgesetzt - bei Anfragen wenden Sie sich an unseren technichen Vertrieb.
Jeder Magnet besitzt zwei Pole – einen Nordpol und einen Südpol. Die magnetischen Feldlinien treten am Nordpol aus und am Südpol wieder ein. Magnetpole treten niemals einzeln auf – teilt man einen Magneten, entstehen zwei neue vollständige Magnete mit je zwei Polen. Die Benennung leitet sich vom Erdmagnetfeld ab: Der Nordpol einer Kompassnadel zeigt zum magnetischen Nordpol der Erde.
- Nordpol: Der Pol, der sich nach dem geografischen Nordpol der Erde ausrichtet. Er wird meistens rot markiert (zB. Bei klassischen Lehrmagneten).
- Südpol: Der Pol, der sich nach dem geografischen Südpol der Erde ausrichtet. Er wird meistens grün oder blau markiert.
- Dipol: Ein Objekt mit zwei entgegengesetzten Polen. Da Magnete immer beide Pole gleichzeitig besitzen, sind sie immer magnetische Dipole. Es gibt in der Natur keine isolierten einzelnen Nord- oder Südpole (Monopole). Teilt man einen Magneten in der Mitte, entstehen einfach zwei neue, kleinere Dipole mit jeweils eigenen Nord- und Südpolen.
Magnetwerkstoffe sind Materialien, die sich zur Herstellung von Dauermagneten eignen. Die wichtigsten sind Neodym-Eisen-Bor (NdFeB), Samarium-Cobalt (SmCo), Ferrit und Aluminium-Nickel-Cobalt (AlNiCo). Sie unterscheiden sich in Energieprodukt, Temperaturbeständigkeit, Korrosionsanfälligkeit und Preis. Die Auswahl richtet sich nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung.
Neodym-Eisen-Bor (NdFeB)
Legierung aus Neodym, Eisen und Bor mit der Zusammensetzung Nd2Fe14B.
NdFeB Magnete besitzen eine Härte von 560-580 HV und sind weniger spröde als Legierungen aus HF und SmCo. Das Material kann mit Diamantwerkzeugen und Draht- und Senkerodieren bearbeitet werden. Aufgrund der starken Oxidation im Rohzustand, werden Sie überwiegend vernickelt oder verzinkt angeboten. NdFeB Magnete weisen eine sehr hohe Energiedichte auf, sodass bei max. Sättigung sehr hohe Haftkräfte erzielt werden können. Je nach Zusammensetzung der Legierung sind sie in Temperaturbereichen von - 40°C bis + 200°C* einsetzbar.
Samarium-Cobalt (SmCo)
Legierung des Seltenerdmetalls Samarium (Sm) mit dem Metall Cobalt (Co).
Legierungsstrukturen:
SmCo5 (ohne Eisenanteil)
Sm2Co17 (mit 20–25 % Eisenanteil)
Diese Magnete besitzen eine Härte von 500-700 HV und sind dadurch spröde. Sie können mit Diamantwerkzeugen und Draht- und Senkerodieren bearbeitet werden. Aufgrund des hohen Cobalt Gehalts sind sie teurer als andere Magnetwerkstoffe. SmCo Magnete oxidieren nur leicht, und weisen eine gute Chemikalienbeständigkeit auf. Durch eine hohe Energiedichte (ca. 30-40% weniger als NdFeB Magnete) können bei max. Sättigung hohe Haftkräfte erzielt werden. Sie sind in Temperaturbereichen von -40°C bis +350°C* einsetzbar. Kleinere Risse im Magnetmaterial haben keinen Einfluss auf die Haftkraft.
Aluminium-Nickel-Cobalt (AlNiCo)
Legierungen aus Aluminium, Eisen, Nickel, Kupfer und Cobalt. Daraus werden Permanentmagnete durch Gusstechniken oder Sintern hergestellt.
Diese Magnete besitzen eine Härte von 510 HV und können mit Diamantwerkzeugen (schleifen, bohren), Draht- und Senkerodieren, Wasserstrahlschneiden, Hartdrehen und Hartfräsen bearbeitet werden. Magnete aus AlNiCo müssen aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften eine große Länge in Magnetisierungsrichtung aufweisen, um als offene Magnete eine gute Entmagnetisierungsbeständigkeit zu haben. AlNiCo Magnete sind sehr temperaturbeständig und in Bereichen von -270°C bis + 450°C* einsetzbar.
Hartmagnetische Ferrite (HF)
Werden aus Eisenoxid und Strontiumcarbonat hergestellt.
Strontium-Ferrite Zusammensetzung: SrFe12O19
Diese Magnete besitzen eine Härte von 480-580 HV und können mit Diamantwerkzeug, sowie Wasserstrahlschneiden bearbeitet werden.Im Gegensatz zu den Seltenerdmagneten weisen Ferrite eine deutlich geringere magnetische Energiedichte auf. Diese Rohstoffe sind in großen Mengen vorhanden und deshalb sehr preiswert.
Absplitterungen an scharfen Kanten der Ferrite sind insofern erlaubt, als dass die ursprüngliche Form des Magneten und somit seine Funktion noch gegeben sind. Sind zu 100% einwandfreie Kanten erforderlich, muss dies explizit angegeben werden. Kleinere Risse im Magnetmaterial haben keinen Einfluss auf die Haftkraft.
Magnete aus HF können isotrop (keine Vorzugsrichtung der Elementarteilchen ->niedrigere Haftwirkung) oder anisotrop (Elementarteile sind vorzugsgerichtet -> höhere Haftwirkung) sein. HF Magnete können in Temperaturbereichen von -40°C bis + 250°C* eingesetzt werden.
Das Material ist hart und spröde, eine Bearbeitung ist nur mit Diamantwerkzeugen möglich. Weiterhin ist HF unempfindlich gegen Oxidation und Witterungseinflüssen und weist eine gute Chemikalienbeständigkeit auf.
* Die maximale Einsatztemperatur ist jedoch unterschiedlich und hängt entscheidend von der eigentlichen Legierung, vom Anwendungsbereich, den verbundenen Materialien, sowie von der Geometrie des Magneten ab. Genaue Angaben zum Temperaturbereich Ihres Magnetsystems entnehmen Sie bitte unserem Produktkatalog oder erfahren Sie gerne bei einem persönlichen Gespräch.
HIer finden Sie tabellarisch aufgeführt die Eckdaten der gängigen verschiedenen Magnetwerkstoffe, also Güteklassen, Remnanenz und vieles mehr.
Mehrpolige Magnetisierung bezeichnet die Erzeugung mehrerer abwechselnder Nord- und Südpole auf einem einzelnen Magneten. Der Begriff wird synonym mit Multipol-Magnetisierung verwendet. Typische Anwendungen sind Sensormagnete, Encoder und Rotoren für bürstenlose Motoren.
Mehrpolig flächenmagnetisiert, Isotrop
Mehrpolige oder Multipolige Magnetisierung bedeutet, dass ein Magnet oder ein Material mehr als zwei Pole (Nord und Süd) hat. Diese Pole sind in einem bestimmten Muster angeordnet, meist abwechselnd, und erzeugen ein komplexeres Magnetfeld als ein Dipolmagnet.
Eine Messspule ist eine passive Drahtwicklung zur Erfassung des magnetischen Flusses mittels elektromagnetischer Induktion. Sie wird mit einem Fluxmeter verbunden und am Magneten vorbeigeführt oder um ihn gelegt. Das sich ändernde Magnetfeld induziert eine Spannung, die vom Fluxmeter integriert wird – das Ergebnis ist der magnetische Fluss in Weber. Typische Bauformen sind Ringspulen für die Gesamtflussmessung und Flachspulen für Oberflächenmessungen.
Bei der Multipol-Magnetisierung werden mehrere Nord- und Südpole auf einem einzelnen Magneten erzeugt. Die Pole wechseln sich in regelmäßigen Abständen ab – radial, axial oder linear angeordnet. Diese Magnetisierungsart wird für Sensoren, Encoder, bürstenlose Motoren und Drehgeber eingesetzt. Die Anzahl der Pole beeinflusst die Auflösung und Genauigkeit der Anwendung. Man kann auch den Begriff "mehrpolige Magnetisierung" verwenden.
Die Néel-Temperatur ist die kritische Temperatur, bei der ein antiferromagnetisches Material seine magnetische Ordnung verliert. Oberhalb dieses Punktes wird das Material paramagnetisch. Sie ist das Pendant zur Curie-Temperatur bei ferromagnetischen Materialien. Benannt ist sie nach dem französischen Physiker Louis Néel, der 1970 den Nobelpreis für seine Forschungen zum Magnetismus erhielt.
Neodym-Magnete bestehen aus einer Legierung aus Neodym, Eisen und Bor und sind die stärksten heute verfügbaren Dauermagnete. Sie erreichen Energieprodukte bis über 50 MGOe und ermöglichen extrem kompakte Magnetsysteme. Ihre Schwächen sind Korrosionsanfälligkeit und begrenzte Temperaturbeständigkeit (je nach Güte 80–200 °C). Neodym-Magnete dominieren Anwendungen wie Elektromotoren, Lautsprecher, Windkraftanlagen und Haftsysteme.
Nickelbeschichtung ist der gebräuchlichste Korrosionsschutz für Neodym-Magnete. Meist wird eine dreischichtige Nickel-Kupfer-Nickel-Beschichtung aufgetragen, die guten Schutz und eine glänzende Oberfläche bietet. Nickelbeschichtete Magnete sind für die meisten Standardanwendungen geeignet. Bei Nickelallergien oder aggressiven Umgebungen sollten alternative Beschichtungen wie Epoxid oder Gold gewählt werden.
Jeder Magnet besitzt zwei Pole – den Nordpol und den Südpol. Die Feldlinien treten am Nordpol aus und am Südpol wieder ein. Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an. Per Definition zeigt der Nordpol einer frei drehbaren Kompassnadel zum magnetischen Nordpol der Erde – der physikalisch gesehen ein magnetischer Südpol ist.
Außerdem heißt ein Besprechungsraum bei BRUGGER Nordpol :-)
Oersted ist die ältere CGS-Einheit für die magnetische Feldstärke (H-Feld). Sie ist vor allem im amerikanischen Raum noch gebräuchlich. Die SI-Einheit ist Ampere pro Meter (A/m). Die Umrechnung lautet: 1 Oersted = 79,58 A/m. In Datenblättern wird die Koerzitivfeldstärke häufig in Oersted oder Kilo-Oersted (kOe) angegeben.
Die magnetische Orientierung gibt die Richtung der Magnetisierung innerhalb eines Magneten an. Bei anisotropen Magneten wird diese Vorzugsrichtung während der Herstellung durch ein externes Feld festgelegt. Man unterscheidet axiale, diametrale und multipolare Orientierung. Die korrekte Angabe der Orientierung ist entscheidend für die Funktion des Magneten in der Anwendung.
Paramagnetismus ist eine schwache Form des Magnetismus, bei der sich atomare magnetische Momente im äußeren Feld teilweise ausrichten. Paramagnetische Materialien werden von Magnetfeldern leicht angezogen, behalten aber keine Magnetisierung nach Entfernen des Feldes. Typische paramagnetische Stoffe sind Aluminium, Platin und Sauerstoff. Der Effekt ist wesentlich schwächer als Ferromagnetismus.
Ein Permanentmagnet – auch Dauermagnet genannt – erzeugt ein konstantes Magnetfeld ohne externe Energiezufuhr. Nach einmaliger Magnetisierung behält er seine magnetischen Eigenschaften dauerhaft. Die wichtigsten Permanentmagnet-Materialien sind Neodym (NdFeB), Samarium-Cobalt (SmCo), Ferrit und AlNiCo. Permanentmagnete sind die Grundlage für unzählige technische Anwendungen.
Ein Polschuh ist ein Bauteil aus ferromagnetischem Material, das am Magnetpol angebracht wird, um das Magnetfeld zu formen und zu konzentrieren. Er vergrößert die Polfläche oder fokussiert die Feldlinien auf einen definierten Bereich. Polschuhe erhöhen die Haftkraft und verbessern die Feldverteilung in Magnetsystemen. Typische Anwendungsbeispiele sind Polschuhsysteme für starke Haftanwendung bei geringer Haftfläche, Elektromagnete,...
Die magnetische Polarisation (J) beschreibt den Beitrag des Materials zur magnetischen Flussdichte. Sie ergibt sich aus der Ausrichtung der atomaren magnetischen Momente. Die Einheit ist Tesla (T). Die Polarisation ist besonders relevant für die Charakterisierung von Dauermagneten und die Berechnung der intrinsischen Koerzitivfeldstärke (HcJ).
Der Polabstand bezeichnet die Entfernung zwischen Nord- und Südpol eines Magneten oder zwischen benachbarten Polen bei Multipol-Magneten. Er beeinflusst die Reichweite und Geometrie des Magnetfeldes. Bei Sensormagneten bestimmt der Polabstand die Auflösung und Signalqualität. Je kleiner der Polabstand, desto steiler fällt das Feld mit der Entfernung ab.
Die Querfeldmagnetisierung ist ein anderer Begriff für diametrale Magnetisierung. Die Magnetisierungsrichtung verläuft quer zur Längsachse eines zylindrischen oder ringförmigen Magneten. Nord- und Südpol liegen sich an den Mantelflächen gegenüber. Diese Magnetisierungsart wird häufig für Rotoren, Sensoren und Drehgeber eingesetzt.
Bei der radialen Magnetisierung verläuft die Magnetisierungsrichtung entlang des Radius – vom Zentrum nach außen oder von außen zum Zentrum. Der eine Pol befindet sich auf der Innenseite, der andere auf der Außenseite des Magneten. Diese Magnetisierungsart wird vorwiegend bei Ring- und Bogenmagneten für Rotoren, Magnetkupplungen und Lautsprecher eingesetzt. Im Unterschied zur diametralen Magnetisierung, bei der sich zwei Pole gegenüberstehen, erzeugt die radiale Magnetisierung ein gleichmäßiges Rundumfeld.
Radial magnetisiert, Isotrop
Bei der radialen Magnetisierung verläuft das Magnetfeld von der Mitte zum äußeren Rand des Magneten. Diese Ausrichtung wird in Sensoren und magnetischen Baugruppen eingesetzt und bietet eine präzise magnetische Steuerung.
Die Remanenz bezeichnet die magnetische Flussdichte, die ein Dauermagnet nach vollständiger Magnetisierung ohne äußeres Feld behält. Sie wird in Tesla (T) oder Millitesla (mT) angegeben und ist ein zentrales Qualitätsmerkmal für Magnetwerkstoffe. Je höher die Remanenz, desto stärker das Magnetfeld an der Oberfläche. Neodym-Magnete erreichen Remanenzwerte von 1,0 bis 1,5 Tesla.
Ein Ringmagnet ist ein Dauermagnet in Form eines Hohlzylinders mit einer zentralen Bohrung. Er kann axial (Pole an den Stirnflächen), diametral (Pole an den Mantelflächen) oder multipolar magnetisiert sein. Ringmagnete werden in Motoren, Lautsprechern, Sensoren und Kupplungen eingesetzt. Die Bohrung ermöglicht die Montage auf Wellen oder die Durchführung von Kabeln.
Ein Ringspaltsystem ist eine Magnetanordnung, bei der ein ringförmiger Luftspalt zwischen einem inneren Kern und einem äußeren Rückschluss gebildet wird. Im Ringspalt entsteht ein konzentriertes, weitgehend homogenes Magnetfeld. Diese Konstruktion ist die Basis für Lautsprecher, bei denen die Schwingspule im Ringspalt vom Magnetfeld angetrieben wird. Weitere Anwendungen sind Tauchspulaktoren, Linearantriebe und Sensorik.
Ein Rückschlusskörper ist ein Bauteil aus ferromagnetischem Material, das die magnetischen Feldlinien auf der Rückseite eines Magneten schließt. Er funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Magnetjoch und verstärkt die Haftkraft auf der Arbeitsseite. Gleichzeitig schirmt er das Streufeld nach hinten ab. Rückschlusskörper sind wesentlicher Bestandteil von Topfmagneten und Flachgreifern.
Samarium-Cobalt-Magnete gehören zu den Seltenerd-Magneten und bieten hohe Energieprodukte bei ausgezeichneter Temperaturbeständigkeit (bis 300–350 °C). Sie sind korrosionsbeständiger als Neodym-Magnete und benötigen meist keine Beschichtung. Ihr Nachteil ist der höhere Preis durch den Cobalt-Anteil. SmCo-Magnete werden bevorzugt in Hochtemperaturanwendungen, Luft- und Raumfahrt sowie Medizintechnik eingesetzt.
Ein Scheibenmagnet ist ein flacher, zylindrischer Dauermagnet mit geringer Höhe im Verhältnis zum Durchmesser. Die Magnetisierung verläuft meist axial – die Pole befinden sich auf den beiden Flachseiten. Scheibenmagnete eignen sich besonders für Haftanwendungen, Verschlüsse und Sensorik. Sie sind in zahlreichen Größen und Materialien erhältlich.
Die Scherkraft ist eine Kraft, die parallel zur Haftfläche eines Magneten wirkt – also seitlich statt senkrecht abziehend. Die daraus resultierende Beanspruchung wird als Scherbelastung bezeichnet. Magnete widerstehen Zugkräften deutlich besser als Scherkräften – bei gummierten Magnetsystemen beträgt die Scherkraft typischerweise nur die Hälfte bis ein Fünftel der angegebenen Haftkraft. Bei der Auslegung von Magnetsystemen sollte die Belastungsrichtung daher unbedingt berücksichtigt werden.
Scherkraft: Die Kraft selbst, die parallel zur Haftfläche wirkt – eine physikalische Größe in Newton (N) = „Wie viel Newton wirken seitlich?"
Scherbelastung: Die Beanspruchung/Belastungssituation, der ein Magnet durch eine Scherkraft ausgesetzt wird = „Der Magnet wird seitlich belastet"
Seltene Erden sind eine Gruppe von 17 Elementen, die zwar nicht selten in der Erdkruste vorkommen, aber schwer zu gewinnen und zu trennen sind. Sie sind unerlässlich für viele wichtige Technologien und haben daher eine große wirtschaftliche und geopolitische Bedeutung.
Man teilt sie oft in zwei Gruppen auf:
- Leichte Seltene Erden: Scandium, Yttrium und die Lanthanide von Lanthan bis Samarium.
- Schwere Seltene Erden: Europium bis Lutetium.
Zu den leichten Seltenen Erden gehört z.B. das Neodym. Der Abbau und die Verarbeitung von seltenen Erden sind mit erheblichen Umweltrisiken verbunden. Es ist wichtig, umweltfreundlichere Verfahren zu entwickeln, das Recycling zu fördern und nachhaltige Abbaupraktiken zu implementieren, um die negativen Auswirkungen zu minimieren. Auch die Transparenz der Lieferketten und die Einhaltung hoher Umweltstandards sind entscheidend.
Deshalb achten wir bei BRUGGER bereits bei der Beschaffung unserer Rohmagnete darauf, keine Legierungen mit schweren Seltenen Erden zu beziehen, wo immer es technisch möglich ist. Weniger kritisches Material bedeutet eine bessere Ökobilanz – und häufig auch weniger Abhängigkeiten.
Seltenerd-Magnete sind Dauermagnete auf Basis von Seltenen Erden – hauptsächlich Neodym (NdFeB) und Samarium-Cobalt (SmCo). Sie erreichen die höchsten Energieprodukte aller Magnetwerkstoffe und ermöglichen kompakte, leistungsstarke Magnetsysteme. Trotz ihres Namens sind Seltene Erden nicht extrem selten, aber ihre Gewinnung ist aufwendig. Seltenerd-Magnete haben die Magnettechnik seit den 1980er Jahren revolutioniert.
Dauermagnete – insbesondere Neodym und Ferrit – sind spröde und brechen bei mechanischer Belastung leicht. Sie sollten niemals gebohrt, gesägt oder stark beansprucht werden. Bei der Handhabung können absplitternde Teile Verletzungen verursachen. Für mechanisch belastete Anwendungen sind Magnetsysteme mit schützenden Gehäusen empfehlenswert.
Das Streufeld bezeichnet den Anteil des Magnetfeldes, der nicht durch den vorgesehenen Magnetkreis verläuft. Es tritt seitlich aus dem Magneten aus und trägt nicht zur nutzbaren Haftkraft bei. Streufelder können empfindliche Elektronik oder Datenträger beeinflussen. Durch Magnetjoche, Polschuhe und optimierte Magnetkreisgestaltung lassen sich Streufelder minimieren.
Der Südpol ist einer der beiden magnetischen Pole eines jeden Magneten. Magnetische Feldlinien treten am Nordpol aus und am Südpol wieder in den Magneten ein. Gleichnamige Pole (Süd-Süd oder Nord-Nord) stoßen sich ab, ungleichnamige Pole (Nord-Süd) ziehen sich an. Der magnetische Südpol der Erde liegt geografisch im Norden – deshalb zeigt der Nordpol einer Kompassnadel dorthin. Magnetische Pole treten niemals einzeln auf: Teilt man einen Magneten, entstehen zwei neue vollständige Magnete mit je einem Nord- und Südpol.
Außerdem heißt ein Besprechungsraum bei BRUGGER Südpol ;-)
Die Temperaturbeständigkeit gibt an, bis zu welcher Temperatur ein Dauermagnet eingesetzt werden kann, ohne irreversible Verluste zu erleiden. Sie hängt vom Magnetwerkstoff und der Güteklasse ab. Ferrit verträgt bis 250 °C, Standard-Neodym etwa 80 °C, spezielle Neodym-Güten bis 200 °C und SmCo bis 350 °C. Die maximale Einsatztemperatur ist ein entscheidendes Auswahlkriterium. Bitte beachten Sie die Temperaturangaben in unseren Produktbeschreibungen.
Der Temperaturkoeffizient gibt an, wie stark sich die magnetischen Eigenschaften eines Dauermagneten bei Temperaturänderung verändern. Er wird in Prozent pro Kelvin (%/K) angegeben, getrennt für Remanenz (α) und Koerzitivfeldstärke (β). Neodym-Magnete haben typische Werte von -0,12 %/K für die Remanenz. Bei steigender Temperatur nimmt die Magnetkraft ab – bei sinkender Temperatur zu.
Tesla ist die SI-Einheit der magnetischen Flussdichte (B-Feld). Ein Tesla entspricht einem Weber pro Quadratmeter oder 10.000 Gauss. Starke Neodym-Magnete erreichen Oberflächenflussdichten von etwa 0,5 bis 0,7 Tesla. MRT-Geräte arbeiten mit Feldstärken von 1,5 bis 7 Tesla. Die Einheit ist nach dem Erfinder Nikola Tesla benannt.
Das Teslameter ist ein Präzisionsmessgerät zur Erfassung der magnetischen Flussdichte in Tesla (T). Es arbeitet typischerweise mit einer Hallsonde als Messkopf, die das Magnetfeld in eine proportionale elektrische Spannung umwandelt. Teslameter werden in der Magnetfertigung zur Qualitätssicherung, zur Vermessung von Magnetsystemen und zur Überprüfung magnetischer Abschirmungen eingesetzt. Im amerikanischen Sprachraum ist die Bezeichnung Gaussmeter gebräuchlicher, wobei beide Geräte funktional identisch sind.
Ein Topfmagnet ist ein Magnetsystem, bei dem ein Dauermagnet in einen Stahltopf eingebettet ist. Der Stahltopf wirkt als Rückschlusskörper und bündelt die Feldlinien auf der Polfläche. Dadurch erreicht ein Topfmagnet ein Vielfaches der Haftkraft eines vergleichbaren Magneten ohne Topf. Diese Bauform wird auch Flachgreifer genannt. Oft sind diese Magnetsysteme mit Gewinde oder Bohrung ausgestattet.
Tragkraft ist ein praxisnaher Begriff für die Haftkraft und gibt an, welches Gewicht ein Magnet an einer Stahloberfläche halten kann. Sie wird meist in Kilogramm angegeben und unter idealen Bedingungen gemessen. In der Praxis liegt die tatsächliche Tragkraft oft niedriger – abhängig von Luftspalt, Oberflächenbeschaffenheit und Gegenanker. Der Begriff wird häufig im Handel und bei Endverbraucheranwendungen verwendet.
Ummagnetisierung bezeichnet den Vorgang, bei dem die Magnetisierungsrichtung eines Dauermagneten durch ein starkes Gegenfeld umgekehrt wird. Dabei durchläuft das Material die Hysteresekurve. Die Ummagnetisierung erfordert Feldstärken oberhalb der Koerzitivfeldstärke. Bei wiederholter Ummagnetisierung entstehen Energieverluste in Form von Wärme – relevant bei Wechselfeldern in Motoren und Transformatoren.
Bei der unipolaren Magnetisierung besitzt ein Magnet nur einen Nord- und einen Südpol – die einfachste und häufigste Magnetisierungsform. Im Gegensatz dazu weisen multipolare Magnete mehrere Polpaare auf. Der Begriff wird zur Abgrenzung verwendet, wenn die Magnetisierungsart spezifiziert werden muss.
Vergütung bezeichnet im Magnetkontext die Veredelung von Magnetwerkstoffen durch spezielle Wärmebehandlungen. Dadurch werden die magnetischen Eigenschaften wie Koerzitivfeldstärke und Energieprodukt optimiert. Bei Neodym-Magneten erfolgt die Vergütung nach dem Sintern bei definierten Temperaturen. Die Vergütung ist entscheidend für die Erreichung der spezifizierten Güteklasse.
Die Vorzugsrichtung (auch Anisotropie genannt) bezeichnet die Achse, entlang der ein Magnet seine maximale magnetische Leistung und Haftkraft erzielt. Sie wird bereits bei der Herstellung festgelegt, indem das Material in einem starken Magnetfeld so ausgerichtet wird, dass alle Elementarmagnete in dieselbe Richtung zeigen. Anschaulich lässt sich dies mit der Maserung von Holz vergleichen: Nur in Richtung dieser „magnetischen Maserung“ arbeitet der Magnet mit voller Kraft, während er quer dazu kaum magnetisiert werden kann. Für Konstruktionen ist die Beachtung dieser Richtung entscheidend, um die maximale Effizienz des Magnetsystems zu nutzen. Bei isotropen Magneten gibt es keine Vorzugsrichtung – sie können in beliebiger Richtung magnetisiert werden.
Weber ist die SI-Einheit des magnetischen Flusses. Ein Weber entspricht einem Voltsekundenprodukt oder einem Tesla mal Quadratmeter (1 Wb = 1 T·m²). Die Einheit beschreibt die Gesamtmenge der magnetischen Feldlinien, die eine Fläche durchdringen. Sie ist benannt nach dem deutschen Physiker Wilhelm Eduard Weber, der bedeutende Beiträge zur Elektromagnetismusforschung leistete.
Weichmagnetische Materialien lassen sich leicht magnetisieren und verlieren ihre Magnetisierung ebenso leicht wieder. Sie besitzen eine niedrige Koerzitivfeldstärke und eine hohe Permeabilität. Typische Vertreter sind Weicheisen, Elektroblech und Ferritkerne. Weichmagnetische Werkstoffe werden für Magnetjoche, Transformatorkerne, Relais und Abschirmungen eingesetzt – überall dort, wo das Magnetfeld geführt oder geschaltet werden soll.
Wirbelströme sind kreisförmige elektrische Ströme, die in leitfähigen Materialien durch zeitlich veränderliche Magnetfelder induziert werden. Sie verursachen Energieverluste in Form von Wärme und können bei Dauermagneten zur Erwärmung führen. In der Technik werden Wirbelströme gezielt für Induktionsheizung, Wirbelstrombremsen und zerstörungsfreie Materialprüfung genutzt. Bei Transformatoren und Motoren sind sie hingegen unerwünscht.
Eine Wirbelstrombremse nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zur berührungslosen Abbremsung bewegter Metallteile. Wenn ein leitfähiges Material (z. B. eine Aluminium- oder Kupferscheibe) durch ein Magnetfeld bewegt wird, entstehen Wirbelströme, die ein Gegenfeld erzeugen und die Bewegung abbremsen. Die Bremsenergie wird in Wärme umgewandelt. Wirbelstrombremsen arbeiten verschleißfrei, sind wartungsarm und werden in Nutzfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Achterbahnen und Prüfständen eingesetzt. Je nach Bauart kommen Permanentmagnete oder Elektromagnete zum Einsatz. Im Zuge unseres Sondersystemebaus haben wir bereits einige Erfahrung im Bereich dieser Technologie. Wenn Sie eine Projektanfrage haben, kontaktieren Sie uns gerne.
Die Zugkraft bezeichnet die Kraft, die erforderlich ist, um einen Magneten senkrecht von einer Stahloberfläche abzuziehen. Sie wird in Newton (N) oder Kilogramm (kg) angegeben und ist synonym mit der Haftkraft. Die Zugkraft wird unter normierten Bedingungen gemessen – mit geschliffenem Stahl und ohne Luftspalt. In der Praxis liegt die tatsächliche Zugkraft durch Oberflächenrauheit und Luftspalte meist niedriger.
Zinkbeschichtung ist ein Korrosionsschutz für Neodym-Magnete als Alternative zur Nickelbeschichtung. Sie bietet guten Schutz gegen Oxidation und ist optisch durch ihre matte, bläulich-silbrige Oberfläche erkennbar. Zinkbeschichtete Magnete sind etwas günstiger als nickelbeschichtete, jedoch weniger abriebfest. Sie eignen sich für Anwendungen ohne starke mechanische Beanspruchung. Wir überprüfen unsere Beschichtungen auf Korrosionsbeständigkeit unter anderem durch den Salzwassersprühnebeltest.
Die Zweipol-Magnetisierung ist die Standardmagnetisierung mit einem Nordpol und einem Südpol. Der Begriff wird zur Abgrenzung von Multipol-Magnetisierungen verwendet. Je nach Geometrie unterscheidet man axiale Zweipol-Magnetisierung (Pole an Stirnflächen) und diametrale Zweipol-Magnetisierung (Pole an Mantelflächen).
Zweipolig magnetisiert, Anisotrop
Bei der beidseitig mehrpoligen Magnetisierung sind beide Seiten das Materials magnetisiert. Damit die Pole sich nicht in die Quere kommen, bzw. das Material nicht wieder teilweise entmagnetisiert wird, müssen die Pole auf beiden Seiten um einen Pol versetzt sein. So trifft wieder Nordpol auf Südpol.
"Wir sind bereit, uns jeder technischen Herausforderung zu stellen - von der Entwicklung bis hin zur Fertigung."