Inhalt

• 1.0 Geschichte
• 2.0 Magnet Grundlagen
• 3.0 Magnetische Stärke
• 4.0 Blockieren von Magnetfeldern
• 5.0 Magnetische Pole
• 6.0 Magnetischer Fluss
• 7.0 Magnetische Orientierung
• 8.0 Temporäre Magnete
• 9.0 Elektromagnete
• 10.0 Magnetische Baugruppen
• 11.0 Bearbeitung von Magneten
• 12.0 Handhabung & Lagerung
• 13.0 Kosten & Bestellhinweise

1.0 Ein wenig Geschichte….

Die alten Griechen und Chinesen entdeckten, dass bestimmte seltene Steine geheimnisvolle und attraktive Eigenschaften besaßen. Diese Steine zogen kleine Eisenstücke magisch an und zeigten immer in dieselbe Richtung, wenn man sie frei schwingen ließ, an einer Schnur aufhängte oder auf dem Wasser trieb. Frühe Seefahrer benutzten diese Magnete für den ersten Kompass, der ihnen half, auf See die Richtung zu bestimmen. Der Name MAGNET stammt von Magnesia, einem Bezirk in Thessalien, Griechenland, wo vermutlich die ersten „Magnetsteine“ abgebaut wurden.

Im Laufe der Jahrtausende haben sich Magnete zu den hochfesten Materialien entwickelt, die wir heute kennen. Man entdeckte, dass man durch die Herstellung von Legierungen aus verschiedenen Materialien ähnliche Effekte wie bei den Magnetsteinen erzielen und den Magnetismus verstärken konnte. Erst im 18. Jahrhundert wurden die ersten von Menschenhand hergestellten Magnete entwickelt, und die Entwicklung stärkerer magnetischer Legierungen ging nur sehr langsam voran, bis in den 1920er Jahren Alnico (eine Legierung aus Nickel, Aluminium und Kobalt) entwickelt wurde. Ferrite (auch als Keramik bekannt) wurden in den 1950er Jahren und die Seltenen Erden in den 1970er Jahren entwickelt. Seitdem hat sich die Wissenschaft des Magnetismus exponentiell entwickelt, und extrem leistungsstarke magnetische Materialien haben die unzähligen Geräte ermöglicht, die wir heute haben. (top)

2.0 Was ist ein Magnet?

Bestimmte Materialien wie Eisen oder Stahl können magnetisch gemacht werden, indem man sie in ein starkes Magnetfeld legt. Auf diese Weise können permanente und temporäre Magnete hergestellt werden.

Die Atome von Materialien, die sich leicht magnetisieren lassen, wie Eisen, Stahl, Nickel und Kobalt, sind in kleinen Einheiten angeordnet, die Domänen genannt werden. Jede Domäne, auch wenn sie mikroskopisch klein ist, enthält Millionen oder Milliarden von Atomen, und jede Domäne wirkt wie ein kleiner Magnet. Wird ein magnetisches Material in ein starkes Magnetfeld gebracht, schwingen die einzelnen Domänen, die normalerweise in alle Richtungen zeigen, in die Richtung des magnetisierenden Feldes. Wenn die meisten Domänen im Feld ausgerichtet sind, wird das Material zu einem Magneten. (oben)

Vor der Magnetisierung:

Nach der Magnetisierung:

Was macht ein Magnet?

Magnete machen die folgenden Dinge:

• Sie ziehen bestimmte Materialien an – wie Eisen, Nickel, Kobalt, bestimmte Stähle und andere Legierungen;
• Sie üben eine anziehende oder abstoßende Kraft auf andere Magnete aus (entgegengesetzte Pole ziehen sich an, gleiche Pole stoßen sich ab);
• Sie wirken auf elektrische Leiter, wenn sich der Magnet und der Leiter relativ zueinander bewegen;
• Sie wirken auf den Weg, den elektrisch geladene Teilchen im freien Raum zurücklegen.

Basierend auf diesen Effekten wandeln Magnete Energie von einer Form in eine andere um, ohne dabei dauerhaft ihre eigene Energie zu verlieren. Beispiele für Magnetfunktionen sind:

• Mechanisch zu mechanisch – wie Anziehung und Abstoßung.
• Mechanisch zu elektrisch – wie Generatoren und Mikrophone.
• Elektrisch zu mechanisch – wie Motoren, Lautsprecher, Ablenkung geladener Teilchen.
• Mechanisch zu Wärme – wie Wirbelstrom- und Hysterese-Drehmoment-Geräte.
• Spezialeffekte – wie Magnetowiderstand, Hall-Effekt-Geräte und magnetische Resonanz. (oben)

Wie werden Magnete hergestellt?

Moderne Magnetwerkstoffe werden durch Gießen, Pressen und Sintern, Presskleben, Spritzgießen, Extrudieren oder Kalandrieren hergestellt. Nach der Herstellung müssen die Magnete oft durch Schleifen oder andere Bearbeitungsverfahren weiterverarbeitet und dann zu einer nächsten Baugruppe zusammengesetzt werden. (top)

Welche verschiedenen Arten von Magneten gibt es?

Es gibt 3 Arten von Magneten: Dauermagnete, temporäre Magnete und Elektromagnete. Dauermagnete geben ein Magnetfeld ab, ohne dass eine externe Magnetisierungsquelle oder elektrische Energie benötigt wird. Temporäre Magnete verhalten sich wie Magnete, solange sie an etwas befestigt sind oder sich in der Nähe von etwas befinden, das ein Magnetfeld erzeugt, verlieren aber diese Eigenschaft, wenn die Magnetfeldquelle entfernt wird. Elektromagnete benötigen Elektrizität, um sich wie ein Magnet zu verhalten. (nach oben)

Was ist ein Dauermagnet?

Moderne Dauermagnete werden aus speziellen Legierungen hergestellt, die durch die Forschung gefunden wurden, um immer bessere Magnete zu schaffen. Dauermagnete haben ein Magnetfeld, das sich nicht wie bei Elektromagneten an- und ausschaltet. Die heute gebräuchlichsten Magnetwerkstoffe sind Aluminium-Nickel-Kobalt (Alnicos), Strontium-Eisen (Ferrite, auch als Keramik bekannt), Neodym-Eisen-Bor (NdfeB-Magnete, manchmal auch als „Supermagnete“ bezeichnet) und Samarium-Kobalt. Die Familien der Samarium-Kobalt- und Neodym-Eisen-Bor-Magnete werden unter dem Begriff Seltene Erden zusammengefasst. (top)

Was sind Seltenerdmagnete?

Seltenerdmagnete sind Magnete, die aus der Gruppe der Seltenen Erden hergestellt werden. Die gängigsten Seltenerdmagnete sind die Typen Neodym-Eisen-Bor und Samarium-Kobalt. (nach oben)

3.0 Wie stark ist das Magnetfeld der Erde?

Die Feldstärke an der Oberfläche der Erde beträgt etwa 0,75 Gauß, schwankt aber je nach Stärke des „Krustenfeldes“ um bis zu 10 %. Auf dem gesamten Globus ist ein Bereich von 0,85 bis 0,60 zu finden. Geomagnetische Stürme können Veränderungen von 1 % bis 5 % verursachen, die von Stunden bis zu einem Tag dauern können. (top)

Verlieren Magnete mit der Zeit ihre Kraft?

Moderne Magnetmaterialien verlieren mit der Zeit nur einen sehr geringen Teil ihres Magnetismus. Bei Samarium-Kobalt-Materialien zum Beispiel liegt dieser Wert über einen Zeitraum von zehn Jahren bei weniger als 1 %. Ansonsten sind Dauermagnete einfach nur permanent (man muss schon einiges tun, um sie aktiv zu entmagnetisieren). (top)

Kann ein Magnet, der seinen Magnetismus verloren hat, wieder magnetisiert werden?

Unter der Voraussetzung, dass das Material nicht durch extreme Hitze beschädigt wurde, können Magnete wieder auf ihre ursprüngliche Stärke zurückmagnetisiert werden, wenn sie Bedingungen ausgesetzt waren, die sie entmagnetisiert haben. (top)

Wie misst man die Stärke eines Magneten?

Am häufigsten werden Gaußmeter, Magnetometer oder Pull-Tester verwendet, um die Stärke eines Magneten zu messen. Gaußmeter messen die Stärke in Gauß, Magnetometer messen in Gauß oder beliebigen Einheiten (so dass man einen Magneten leicht mit einem anderen vergleichen kann), und Pull-Tester können die Zugkraft in Pfund, Kilogramm oder anderen Krafteinheiten messen. Spezielle Gaußmessgeräte können mehrere Tausend Dollar kosten. Wir haben mehrere Arten von Gaußmetern auf Lager, die jeweils zwischen 400 und 1.500 Dollar kosten. (top)

Wenn ich einen Neo-Magneten mit einem Br-Wert von 12.300 Gauß habe, sollte ich dann in der Lage sein, 12.300 Gauß an seiner Oberfläche zu messen?

Die einfache Antwort ist nein. Der Br-Wert wird unter den Bedingungen eines geschlossenen Stromkreises gemessen. Ein Magnet mit geschlossenem Kreislauf ist nicht von großem Nutzen. In der Praxis werden Sie ein Feld messen, das in der Nähe der Oberfläche des Magneten weniger als 12.300 Gauss beträgt. Der tatsächliche Messwert hängt davon ab, ob an dem Magneten Stahl angebracht ist, wie weit die Messung von der Oberfläche entfernt ist und wie groß der Magnet ist (unter der Annahme, dass die Messung bei Raumtemperatur durchgeführt wird). Ein Neodym-Scheibenmagnet der Güteklasse 35 mit einem Durchmesser von 1″ und einer Länge von 1/4″ misst beispielsweise in einem Abstand von 1/16″ von der Oberfläche etwa 2.500 Gauss und in einem Abstand von 1/8″ von der Oberfläche 2.200 Gauss. (oben)

Kann ich einen Magneten, den ich bereits habe, noch stärker machen?

Wenn ein Magnet vollständig magnetisiert ist, kann er nicht mehr stärker gemacht werden – er ist „gesättigt“. In diesem Sinne sind Magnete wie Eimer mit Wasser: Wenn sie einmal voll sind, können sie nicht mehr „voller“ werden. (top)

Wie nimmt die Stärke eines Magneten über die Entfernung ab?

Die Stärke eines Magnetfeldes nimmt über die Entfernung ungefähr exponentiell ab. Hier ist ein Beispiel dafür, wie das Feld (gemessen in Gauß) mit der Entfernung für einen Samarium-Kobalt-Sorte 18 Scheibenmagneten mit einem Durchmesser von 1″ und einer Länge von 1/2″ abnimmt. (oben)

Wie lautet die Gleichung für die Feldstärke im Verhältnis zum Abstand?

Für einen kreisförmigen Magneten mit einem Radius R und einer Länge L kann das Feld an der Mittellinie des Magneten in einem Abstand X von der Oberfläche mit der folgenden Formel berechnet werden (wobei Br die Restinduktion des Materials ist):

Es gibt zusätzliche Formeln, die verwendet werden können, um das Feld von einem rechteckigen Magneten und Magneten in anderen Konfigurationen zu berechnen, aber die Formeln werden zu lang und komplex, um sie hier aufzuführen! (oben)

4.0 Womit kann ich ein Magnetfeld blockieren?

Nur Materialien, die von einem Magneten angezogen werden, können ein Magnetfeld „blockieren“. Je nachdem, wie dick das blockierende Stück ist, wird es das Magnetfeld teilweise oder vollständig blockieren. (nach oben)

5.0 Was sind Magnetpole?

Magnetpole sind die Flächen, von denen die unsichtbaren Linien des magnetischen Flusses ausgehen und sich bei der Rückkehr zum Magneten verbinden. (oben)

Wie lauten die branchenüblichen Definitionen von „Nord-“ und „Südpol“?

Der Nordpol ist definiert als der Pol eines Magneten, der, wenn er sich frei drehen kann, den Nordpol der Erde ansteuert. Mit anderen Worten: Der Nordpol eines Magneten sucht den Nordpol der Erde. Analog dazu sucht der Südpol eines Magneten den Südpol der Erde. (oben)

Woher weiß man, welcher der Nordpol ist, wenn er nicht markiert ist?

Man kann es nicht sehen. Man kann es feststellen, indem man einen Kompass in die Nähe des Magneten hält. Das Ende der Nadel, das normalerweise auf den Nordpol der Erde zeigt, würde auf den Südpol des Magneten zeigen. (oben)

6.0 Wie verhalten sich magnetische Kraftlinien?

Die allgemeine Antwort lautet: „Vorhersehbar“! Kraftlinien sind dreidimensional und umgeben einen Stabmagneten von allen Seiten.

Gleiche Pole stoßen sich ab und ungleiche Pole ziehen sich an. Wenn entgegengesetzte Pole eines Magneten zusammengebracht werden, verbinden sich die Kraftlinien und die Magnete ziehen sich an.

Wenn gleiche Pole eines Magneten zusammengebracht werden, drücken sich die Kraftlinien voneinander weg und die Magnete stoßen sich ab.

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7.0 Was bedeutet „magnetische Orientierungsrichtung“?

Die meisten modernen Magnetwerkstoffe haben eine „Maserung“, d.h. sie können nur in einer Richtung maximal magnetisiert werden. Dies ist die „Orientierungsrichtung“, auch bekannt als „leichte Achse“ oder „Achse“.

Unorientierte Magnete (auch bekannt als „isotrope Magnete“) sind viel schwächer als orientierte Magnete und können in jede Richtung magnetisiert werden. Orientierte Magnete (auch „anisotrope Magnete“ genannt) sind nicht in jeder Richtung gleich – sie haben eine Vorzugsrichtung, in der sie magnetisiert werden sollten. (oben)

8.0 Gibt es so etwas wie einen temporären Magneten?

Weicheisen und bestimmte Eisenlegierungen lassen sich sehr leicht magnetisieren, selbst in einem schwachen Feld. Sobald das Feld jedoch entfernt wird, geht der Magnetismus verloren. Diese Materialien eignen sich hervorragend als temporäre Magnete, die z. B. in Telefonen und Elektromotoren verwendet werden. (oben)

9.0 Was sind Elektromagnete?

Elektromagnete werden hergestellt, indem man einen Metallkern (normalerweise eine Eisenlegierung) in eine Drahtspule legt, die einen elektrischen Strom führt. Der Strom in der Spule erzeugt ein Magnetfeld, das durch den Eisenkern geleitet wird. Seine Stärke hängt von der Stärke des elektrischen Stroms und der Anzahl der Drahtwindungen ab. Seine Polarität hängt von der Richtung des Stromflusses ab. Solange der Strom fließt, verhält sich der Kern wie ein Magnet, aber sobald der Strom aufhört, gehen die magnetischen Eigenschaften verloren. Elektromotoren, Fernsehgeräte, Magnetschwebebahnen, Telefone, Computer und viele andere moderne Geräte verwenden Elektromagnete. (nach oben)

10.0 Was ist eine magnetische Baugruppe?

Eine magnetische Baugruppe besteht aus einem oder mehreren Magneten und anderen Komponenten, wie z. B. Stahl, die im Allgemeinen die Funktion des Magneten beeinflussen. (oben)

Wie sollte ich Magnete an meinem Gerät anbringen?

• Wenn ein Magnet an einem Gerät befestigt werden muss, kann man entweder mechanische Mittel oder Klebstoffe verwenden, um den Magneten an seinem Platz zu sichern.
• Klebstoffe werden häufig verwendet, um Magnete an ihrem Platz zu sichern. Wenn die Magnete auf unebenen Oberflächen befestigt werden, brauchen Sie einen Klebstoff mit viel „Körper“, damit er sich der unebenen Oberfläche anpasst. Es hat sich gezeigt, dass Heißkleber gut geeignet sind, um Magnete auf Keramik, Holz, Stoff und anderen Materialien zu befestigen. Für Magnete, die auf Metall geklebt werden, können „Superkleber“ sehr effektiv eingesetzt werden.
• Wir können flexible Magnete liefern, bei denen der Klebstoff bereits auf dem Magneten angebracht ist: Sie müssen nur noch die Schutzfolie abziehen und auf Ihrem Produkt anbringen.
• Wie bei allen Klebstoffanwendungen ist es sehr wichtig sicherzustellen, dass alle zu verklebenden Oberflächen sauber und trocken sind, bevor sie verklebt werden.

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11.0 Kann ich Magnete bearbeiten?

Magnete können bearbeitet werden. Allerdings sind Hartmagnetwerkstoffe – im Gegensatz zu den flexiblen oder gummiartigen Magnetwerkstoffen – äußerst schwierig zu bearbeiten. Magnete sollten mit Diamantwerkzeugen oder weichen Schleifscheiben bearbeitet werden, und zwar möglichst im unmagnetisierten Zustand. Im Allgemeinen ist es am besten, nicht zu versuchen, Hartmagnetwerkstoffe zu bearbeiten, wenn Sie nicht mit diesen speziellen Bearbeitungstechniken vertraut sind. (nach oben)

12.0 Tipps zur Handhabung und Aufbewahrung von Magneten

• Seien Sie immer vorsichtig! Magnete können zusammenschnappen und Personen verletzen oder sich selbst beschädigen.
• Halten Sie Magnete von magnetischen Datenträgern – wie Disketten und Kreditkarten – und Computermonitoren fern.
• Lagern Sie Magnete in geschlossenen Behältern, damit sie keinen Metallschrott anziehen.
• Wenn mehrere Magnete gelagert werden, sollten sie in anziehenden Positionen gelagert werden.
• Alnico-Magnete sollten mit „Keepern“ (Eisen- oder magnetische Stahlplatten, die die Pole des Magneten verbinden) gelagert werden, da sie leicht entmagnetisiert werden können.
• Magnete sollten von Herzschrittmachern ferngehalten werden!

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13.0.1 Was kosten Magnete?

Die Kosten der verschiedenen Magnetmaterialien variieren stark voneinander. Im Folgenden finden Sie einen ungefähren Richtwert für die Kosten von Magneten.

* Hinweis: Die hier angegebenen Kosten sind relative Kosten, die auf großen Mengen von Magnetmaterialien basieren, die keine besondere Bearbeitung oder andere Merkmale aufweisen.

Bei den Kosten pro Pfund scheinen Neodym-Magnete sehr teuer zu sein. Gemessen an den Kosten pro BHmax scheinen sie jedoch nicht so kostspielig zu sein. Durch die Verwendung eines stärkeren Magneten kann oft das gesamte Gerät, in das der Magnet eingebaut wird, verkleinert werden, was zu Kosteneinsparungen führt, die die stärkeren Magnetmaterialien begünstigen. (oben)

13.0.2 Wie bestelle ich Magnete?

Um Magnete effizient zu bestellen, müssen Sie eine gute Vorstellung davon haben, was Sie erreichen wollen. Hier sind einige Punkte, die Sie berücksichtigen müssen:

• Allgemeine Art der Anwendung – Halten, Bewegen, Heben, usw.
• Gestalt des gewünschten Magneten – Scheibe, Ring, Rechteck, usw.
• Größe des gewünschten Magneten – Durchmesser, Länge, Breite, Höhe, usw.
• Toleranzen – welche Abweichungen in den Abmessungen sind zulässig.
• Bedingungen, unter denen der Magnet verwendet werden soll – hohe Temperatur, Feuchtigkeit, außen, innen usw.
• Stärke des Magneten erforderlich – in Pfund Haftkraft, Gauß usw.
• Magnet sollte nicht mehr kosten als? – Damit scheiden bestimmte Materialien aus.
• Mengen, die Sie benötigen

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