Magnetische Werkstoffe

Bei magnetischen Werkstoffen handelt es sich um Materialien, die wegen ihrer magnetischen Eigenschaften in der Technik vielfältig genutzt werden. Nach ihrem Verhalten unterscheidet man hartmagnetische Werkstoffe (Dauermagnetwerkstoffe) und magnetisch weiche Werkstoffe. Hartmagnetische Werkstoffe sollen den Magnetismus möglichst lange halten. Sie werden dazu in einem starken Magnetfeld magnetisiert. Weichmagnetische Werkstoffe sollen dagegen den Magnetismus einer Spule nur so lange verstärken, wie Strom durch die Spule fließt. Sie dürfen nur geringe Verluste beim Ummagnetisieren haben.

Hartmagnetische Werkstoffe weisen eine hohe Koerzitivkraft auf (breite Hystereseschleife), damit die Magnete gegenüber Fremdfeldern möglichst unempfindlich sind. Ein weiteres Merkmal ist die hohe Remanenz.

Einsatzbereiche von permanentmagnetischen Materialien

Hartmagnetwerkstoffe sind außerdem gekennzeichnet durch die magnetische Remanenzflussdichte "Br" und die Koerzitivfeldstärke "HC", zusammengefasst als Produkt BxH, auch als Energiedichte (Einheit: Joule/cbm) bezeichnet. Zu den magnetisch harten Werkstoffen gehören gehärtete Stähle und viele Legierungen. Anwendungen für permanentmagnetische Materialien finden sich in den Bereichen Mechanik, Elektromechanik, Mechatronik und andere Anwendungen.

Weichmagnetische Werkstoffe eignen sich für Anwendungen, die eine ständige Ummagnetisierung erfordern, z.B. bei Transformatorblechen und elektrischen Maschinen. Hierbei erwärmt sich das Eisen; es treten Ummagnetisierungsverluste auf, die sich aus den Hystereseverlusten und den Wirbelstromverlusten zusammensetzen.

Permeabilitätszahl (µ) für diamagnetische und paramagnetische Materialien

Metallische Materialien beeinflussen den Verlauf der magnetischen Feldlinien. Der Einfluss variiert über einen großen Bereich. Eisen Nickel und Kobalt führen zu einer Verstärkung des Magnetfeldes. Diese Werkstoffe nennt man ferromagnetische Werkstoffe. Die Permeabilitätszahl (µr) ist bei ferromagnetischen Stoffen >>1.

Andere Werkstoffe, wie z.B. Aluminium verstärken das Magnetfeld nur geringfügig, solche Werkstoffe verhalten sich paramagnetisch. Bei paramagnetischen Materialien ist die Permeabilität (µr) <1.

Diamagnetische Werkstoffe, wie z.B. Kupfer, zerstreuen das sie durchdringende Magnetfeld, so dass es gegenüber Vakuum sogar abgeschwächt wird. Die Permeabilität (µr) ist bei diesen Materialien.