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Was ist ein Permanentmagnet
Ein Permanentmagnet besteht aus Material, dass über permanente magnetische Eigenschaften verfügt, auch wenn es sich nicht in einem Magnetfeld befindet.
Für den Magnetismus ist das vorhandene Eisen verantwortlich. Viele Eisenlegierungen weisen Magnetismus auf. Neben Eisen verfügen z.B auch Nickel und Kobalt über magnetische Eigenschaften. Es gibt natürliche und künstliche Magnete (z. B. Alnico, Fernico, Ferrit).
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Die eine Seite des Magnets wird Nordpol, die andere Südpol genannt. Nord- und Südpole ziehen einander an, die quadratisch zum dazwischenliegenden Abstand abnimmt. Gleiche Pole (Nord-Nord und Süd-Süd) stossen sich ab. Feldlinien sind gedachte Linien, welche die Richtung des Magnetfelds an einer bestimmten Stelle angeben. Sie können bei Magneten sichtbar gemacht werden, indem ein Blatt Papier auf den Magneten gelegt wird und feiner Eisenstaub darauf gestreut wird. Der Eisenstaub wird sich entlang der Feldlinien ausrichten und diese sichtbar machen. Unter besonderen Bedingungen kann ein permanenter Magnet diese magnetischen Eigenschaften verlieren, z. B. bei Erwärmung (siehe Curie-Temperatur), bei Stossbelastungen oder durch Entmagnetisieren mit externen Magnetfeldern.
Unsere Magnete haben eine Qualität bei welcher der Verlust der magnetischen Eigenschaften vernachlässigt werden kann, wenn sie entsprechend der angegebenen Spezifikation, wie Temperaturbereich und externe Magnetfelder, eingesetzt werden.
Ursprünglich wurden permanente Magnete aus Stahl hergestellt. Heute gibt es eine Vielzahl an Legierungen, die sich für diesen Zweck hervorragend eignen.
Grundsätzlich unterscheidet man in der Physik zwischen diamagnetischen, paramagnetischen und ferromagnetischen Stoffen.
Diamagneten schwächen ein angelegtes Magnetfeld aufgrund der Lenzschen Regel innerhalb des Materials ab. Die Atome bzw. Moleküle eines Diamagneten weisen keine ungepaarten Elektronen und somit kein magnetisches Spinmoment auf.
Paramagnetische Stoffe bestehen aus Atomen oder Molekülen, die ungepaarte Elektronen und somit ein magnetisches Moment besitzen. Paramagnete sind schlechte Permanentmagnete.
Ferromagneten besitzen wie Paramagneten Atome oder Moleküle mit permanentem magnetischen Moment. Der Unterschied ist nun, dass in diesem Fall die magnetischen Momente wechselwirken und einander beeinflussen. Sie richten sich spontan parallel zueinander aus, auch ohne anliegendes äusseres Magnetfeld. Allerdings erfolgt diese Anordnung in sogenannten „Weissschen Bezirken“, deren Richtung statistisch verteilt ist, so dass sich insgesamt kein resultierendes Magnetfeld ergibt.
Legt man nun aber ein äusseres Magnetfeld an, gelingt die Ausrichtung aller magnetischen Momente im Stoff simultan. Diese Magnetisierung bleibt auch nach Abklingen des Magnetfelds erhalten. Ferromagneten sind also gute Permanentmagnete.
Anwendungsbereiche
Permanentmagnete spielen in vielen technisch anspruchsvollen Anwendungen eine wichtige Rolle.
In der Elektrotechnik sind sie unter anderem in Dynamos, Motoren und Relais unverzichtbar.
In der Automobilindustrie hat die Nutzung von Permanentmagneten in den letzten Jahren stark zugenommen: hybride Antriebe, Airbags, ABS-Systeme, Navigations- und Unterhaltungselektronik, Spurwechselwarnsysteme und eine Reihe verschiedener Sensoren.
Steigende Anwendungen finden wir im Bereich der regenerativen Energiequellen (Wind-, Sonnen- und Wasserkraft).
Auch das magnetische Handling von Stahlblechen wird in den Produktionsprozessen vielfach eingesetzt. Spreizmagnete zum Trennen gestapelter Stahlbleche, Magnetgreifer zum automatischen Handling von Stahl- und Aluminiumteilen, mit oder ohne die Unterstützung von Robotern, ebenso wie das schnelle und genaue Platzieren von Stahlblechen in Bearbeitungsmaschinen, das alles ist mit Hilfe von Magneten möglich.
Seit langem sind AlNiCo und Ferrit die bekanntesten Sorten, aber die Nachfrage nach immer kleineren und stärkeren Magneten hat zur Entwicklung von Magnetarten auf Basis von Materialien aus seltenen Erden geführt. Hierzu gehören Samarium Kobalt (SmCo) und Neodym (NdFeB). Diese Sorten entwickeln schon bei sehr kleinen Abmessungen eine sehr starke Magnetkraft und sind in sehr unterschiedlichen Ausführungen lieferbar.