BRUGGER Magnetkompendium

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 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.

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 der Längsachse eines Magneten. Nord- und Südpol befinden sich an den gegenüberliegenden Stirnflächen. Diese Magnetisierungsart ist die häufigste bei zylindrischen und quaderförmigen Magneten. Sie eignet sich besonders für Haftanwendungen, Verschlüsse und lineare Antriebssysteme.

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.

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.

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.

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.

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. 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.

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.

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.

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.

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.

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.

Die Güteklasse bezeichnet die Leistungsstufe eines Magnetmaterials – insbesondere bei Neodym-Magneten. Sie wird durch Buchstaben-Zahlen-Kombinationen wie N35, N42 oder N52 angegeben. Die Zahl entspricht dem maximalen Energieprodukt in MGOe. Zusatzbuchstaben wie H, SH oder UH kennzeichnen erhöhte Temperaturbeständigkeit.

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.

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.

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.

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.

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.