Welchen Bereich des magnetischen Energieprodukts haben Ferritmagnete? Welche Eigenschaften haben ihr Restmagnetismus und ihre Koerzitivfeldstärke?

Magnetic Energy Produktpalette an Ferritmagneten

Ferritmagnete, auch als Keramikmagnete bekannt, bestehen hauptsächlich aus Eisenoxid (Fe₂O₃) in Kombination mit Barium- oder Strontiumcarbonat. Sie werden aufgrund ihrer Kosteneffizienz, Korrosionsbeständigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Das magnetische Energieprodukt (BHmax) ist ein wichtiger Parameter, der die maximale magnetische Energie quantifiziert, die in einem Magnetmaterial gespeichert werden kann. Bei Ferritmagneten liegt das BHmax typischerweise zwischen 230 und 430 MT (Megatesla) , was etwa 32 bis 59 kJ/m³ oder 1,8 bis 4,2 MGOe (Megauss-Oersteds) entspricht. Dieser Bereich weist darauf hin, dass Ferritmagnete schwächere Magnetfelder erzeugen als Hochleistungsmagnete wie Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) und Samarium-Kobalt (SmCo), die deutlich höhere BHmax-Werte aufweisen.

Eigenschaften des Restmagnetismus in Ferritmagneten

Der Restmagnetismus, oft auch als Remanenz (Br) bezeichnet, ist die magnetische Feldstärke, die in einem Magneten verbleibt, nachdem er vollständig magnetisiert und anschließend aus dem äußeren Magnetfeld entfernt wurde. Bei Ferritmagneten ist der Restmagnetismus ein entscheidender Parameter, der ihre Fähigkeit bestimmt, ein stabiles Magnetfeld über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten.

• Magnitude : Der Remanenzmagnetismus von Ferritmagneten liegt typischerweise im Bereich von 3,9 bis 4,2 Kilogauss (kG) bzw. 390 bis 420 Millitesla (mT) . Dieser Wert ist im Vergleich zu Hochleistungsmagneten relativ niedrig, reicht aber für viele Anwendungen aus, bei denen kein starkes Magnetfeld erforderlich ist.
• Stabilität : Ferritmagnete weisen eine gute Stabilität ihres Restmagnetismus über die Zeit auf. Einmal magnetisiert, können sie ihr Restmagnetfeld über längere Zeiträume ohne nennenswerte Verschlechterung aufrechterhalten, was sie für Permanentmagnetanwendungen geeignet macht.
• Temperaturabhängigkeit : Der Restmagnetismus von Ferritmagneten wird durch Temperaturschwankungen beeinflusst. Mit steigender Temperatur nimmt der Restmagnetismus leicht ab, dieser Effekt ist jedoch in der Regel reversibel, sobald die Temperatur wieder im Normalbereich liegt. Ferritmagnete haben einen negativen Temperaturkoeffizienten der Induktion (Br), d. h. ihr Restmagnetismus nimmt pro Grad Celsius Temperaturanstieg um etwa 0,2 % ab. Ihre hohe intrinsische Koerzitivfeldstärke verbessert sich jedoch mit zunehmender Temperatur, was ihre Widerstandsfähigkeit gegen Entmagnetisierung bei erhöhten Temperaturen erhöht.

Eigenschaften der Koerzitivfeldstärke in Ferritmagneten

Die Koerzitivfeldstärke (Hc) ist die magnetische Feldstärke, die erforderlich ist, um einen Magneten vollständig zu entmagnetisieren, der zuvor bis zur Sättigungsflussdichte magnetisiert wurde. Sie ist ein Maß für den Widerstand eines Magneten gegen Entmagnetisierung und entscheidend für die Leistung des Magneten in Umgebungen mit dynamischen Magnetkreisen.

• Hohe Koerzitivfeldstärke : Ferritmagnete zeichnen sich durch ihre hohe Koerzitivfeldstärke aus, was bedeutet, dass sie sehr widerstandsfähig gegen Entmagnetisierung sind. Diese Eigenschaft ist für Permanentmagnete unerlässlich, da sie sicherstellt, dass der Magnet seine magnetischen Eigenschaften über die Zeit und unter verschiedenen Betriebsbedingungen beibehält. Die Koerzitivfeldstärke von Ferritmagneten kann je nach Zusammensetzung und Herstellungsverfahren zwischen 170 und 400 kA/m (Kiloampere pro Meter) liegen.
• Anti-Entmagnetisierungsfähigkeit : Aufgrund ihrer hohen Koerzitivfeldstärke eignen sich Ferritmagnete für den Einsatz in Umgebungen mit großen Temperaturschwankungen und dynamischen Magnetfeldern. Sie halten entmagnetisierenden Kräften stand und behalten ihre magnetischen Eigenschaften bei. Daher eignen sie sich ideal für Anwendungen wie Motoren, Generatoren und Lautsprecher.
• Temperaturkoeffizient : Ferritmagnete haben einen positiven Temperaturkoeffizienten der intrinsischen Koerzitivfeldstärke (Hci), d. h. ihre Koerzitivfeldstärke steigt mit der Temperatur an. Konkret ändert sich die Koerzitivfeldstärke um etwa +0,27 % pro Grad Celsius Temperaturanstieg gegenüber der Umgebungstemperatur. Diese Eigenschaft macht Ferritmagnete widerstandsfähiger gegen Entmagnetisierung bei erhöhten Temperaturen und verbessert so ihre Leistungsfähigkeit bei Hochtemperaturanwendungen. Bei sehr niedrigen Temperaturen kann ihre Koerzitivfeldstärke jedoch abnehmen, was bei extremer Kälte zur Entmagnetisierung führen kann.

Praktische Auswirkungen und Anwendungen

Die Kombination aus moderatem Restmagnetismus und hoher Koerzitivfeldstärke macht Ferritmagnete für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, bei denen Kosteneffizienz, Korrosionsbeständigkeit und Stabilität bei hohen Temperaturen wichtig sind. Einige gängige Anwendungen sind:

• Motoren und Generatoren : Ferritmagnete werden aufgrund ihrer Fähigkeit, unter dynamischen Bedingungen ein stabiles Magnetfeld aufrechtzuerhalten, häufig in Elektromotoren, Generatoren und Aktuatoren verwendet.
• Lautsprecher : Die hohe Koerzitivfeldstärke und gute Temperaturstabilität von Ferritmagneten machen sie ideal für den Einsatz in Lautsprechern, wo sie ein gleichmäßiges Magnetfeld für die Tonwiedergabe erzeugen.
• Magnetabscheider : Ferritmagnete werden in Magnetabscheidern eingesetzt, um eisenhaltige Verunreinigungen aus Flüssigkeiten und Pulvern zu entfernen, da sie korrosionsbeständig und kostengünstig sind.
• Kühl- und HLK-Systeme : Sie werden in Lüftermotoren, Pumpenmotoren und Kompressoren in Kühl- und Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) verwendet.
• Unterhaltungselektronik : Ferritmagnete sind in verschiedenen elektronischen Geräten zu finden, darunter Lautsprecher, Magnetverschlüsse und Sensoren.
• Automobilindustrie : Aufgrund ihrer Kosteneffizienz und Korrosionsbeständigkeit werden sie in elektrischen Servolenkungssystemen, Automobilsensoren und Komponenten unter der Motorhaube verwendet.