Magnetisierung von Permanentmagneten
1. Lieferzustand von Permanentmagneten:
Die einfachere Handhabung nichtmagnetisierter Permanentmagnete beim Transport und beim Einbau in Magnetsystemen bedingt oftmals eine Magnetisierung im fertigen oder teilfertigen Produkt.
Gründe zum Einbau unmagnetisierter Magnete sind zum Beispiel:
- Einfache Handhabung & Verpackung
- Geringere Verschmutzung (Eisenstaub wird nicht angezogen)
- Geringeres Verletzungsrisiko
- In manchen Magnetsystemen ist die räumliche Anordnung von Eisen und Magnet für die Stabilität der Magnetisierung entscheidend
(z.B. Bei Systemen mit Magneten aus AlNiCo oder Kobald-Legierungen). - Preislicher Vorteil bei großen Stückzahlen (Wertschöpfungsvorteil)
Die meisten Permanentmagnete sind nach Fertigstellung nicht aufmagnetisiert. Sintermagnete werden beispielsweise durch die hohe Sintertemperatur vollständig entmagnetisiert und müssen danach durch Applikation eines starken Magneteldes wieder aufmagnetisiert werden.
Kunststoffgebundene Magnete können teilweise bereits im Spritzgußwerkzeug aufmagnetisiert werden. Oftmals ist es jedoch immer noch förderlich, durch ein stärkeres äußeres Feld die noch nicht vollständig gesättigten Bereiche nachzumagnetisieren.
2. Der Magnetisierprozess
Zur Magnetisierung eines Permanentmagneten ist die Applikation eines äußeren Magnetfeldes auf den Magneten erforderlich. Dieses Magnetfeld zwingt die Spins der Atomelektronen schrittweise immer stärker in die eigene Richtung. Dabei durchläuft der Magnet die Neukurve im MH-Diagramm. Ist das äußere Feld größer als die Sättigungsfeldstärke Hsat, so werden alle Spins ausgerichtet. Eine höhere Aufmagnetisierung ist dann nicht mehr möglich.
Bei permanentmagnetischen Werkstoffen ist dieses ein irreversibler Prozess. Der Magent verbleibt bei Rückgang des äußeren Feldes magnetisiert und fällt – soweit er sich nicht durch sein eigenes Gegenfeld wieder entmagnetisiert – zurück auf die Sättigungsmagnetisierung Br.
3. Erzeugung des äußeren Feldes:
Das äußere Feld wird in der Regel durch Spulen erzeugt, die an einem Impulsmagnetisiergerät angeschlossen sind. Weichere Magnetmaterialien können unter Umständen auch durch Permanentmagnete oder Gleichstrommagnetisierer aufmagnetisiert werden.
Die benötigte Dauer des angelegten Feldes ist zunächst kaum von Bedeutung, da die Ausrichtung der Spins weniger als eine Nanosekunden benötigt.
Zeitlich kritischer ist es jedoch, das benötigte Feld erst zu den einzelnen Bereichen des Magneten vordringen lassen zu können. In der Regel werden hochfrequente Felder von der eigenen Leitfähigkeit des Magnetmaterials oder von äußeren Baugruppen durch Wirbelströme abgeschirmt.
Beim Einsatz eines Impulsmagnetisiergerätes ist also die Frequenz genau auf das Magnetsystem abzustimmen. Begrenzend wirken:
- Die Erhitzung der Spule durch hohen Magnetisierstrom → schneller Puls
- Die Wirbelströme im Magnetsystem → langsamer Puls