Konstruktion Richtige Auslegung von Magneten lässt sich nur empirisch erreichen

Bei der praxisgerechten Auslegung von Permanentmagneten hilft nur Ausprobieren. Zielführend sind häufig langjährige Erfahrungen, die sich inzwischen in praktischen Regularien niedergeschlagen haben. Ausgangspunkt ist der Magnetwerkstoff: AlNiCo, Hartferrit, Samarium-Kobalt oder Neodym.

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Komplizierte Anwendungen lassen sich mit leistungsstarken Dauermagneten lösen. Permanentmagnete ziehen an, halten fest, separieren, treiben an und geben Impulse. Meist ist der Magnet zwar nur ein kleines Bauteil einer größeren Anlage, jedoch sind Magnetanwendungen immer wieder eine technische Herausforderung: Der Weg von der Idee bis zur Umsetzung ist oft lang und mühsam, weil sich Wissenschaft und Lehre mit ganz anderen Themen der Magnettechnik beschäftigen als mit den bereits erwähnten Funktionen. So gibt es keine mathematische Formel zum Berechnen der Magnethaftkraft. Das ist mit Sicherheit ein Grund dafür, dass Werkstoffauswahl, Magnetisierung, Dimensionierung und Applikation auf den ersten Blick verwirrend erscheinen. Das Ziel der optimierten Umsetzung lässt sich oft nur mit der Trial-and-Error-Methode herausfinden.

Uneinheitliche Bezeichnungen erschweren die Auswahl

Für die industrielle Nutzung gibt es seit einigen Jahren vier verschiedene Grundwerkstoffe: Aluminium-Nickel-Kobalt (AlNiCo), Hartferrit, Samarium-Kobalt und Neodym. Die spezifischen Eigenschaften dieser Werkstofftypen sind in Tabelle 1 vermerkt. Innerhalb dieser Kategorien hat jeder Hersteller variierende chemische Zusammensetzungen, die sich in ihren physikalischen Eigenschaften leicht unterscheiden. Leider gibt es keine einheitlichen Bezeichnungen der Werkstoffvarianten. Jedoch lassen sich wesentliche Entscheidungskriterien hinsichtlich des richtigen Werkstoffs anhand einiger Eckpunkte schnell festlegen:

• Werden Magnete hohen Temperaturen oder mechanischer Beanspruchung ausgesetzt, kommt AlNiCo zur Anwendung. Außerdem ist die Legierung bei starken Magnetfeldern erforderlich. Mit diesem Werkstoff lassen sich jedoch kleine Bauformen nicht verwirklichen, weil das Verhältnis Länge zu Durchmesser oberhalb von 1 zu 1 liegen muss. Darüber hinaus ist zu beachten, das AlNiCo-Magnete schnell durch Gegenfelder entmagnetisiert werden können.
• Hartferrit ist heute noch immer der am häufigsten verwendete Magnetwerkstoff. Er verbindet gute Haftkräfte mit einem günstigen Preis.
• Samarium-Kobalt erzeugt starke magnetische Kräfte, ist aber teuer. Die besonderen Vorteile dieses Magnetwerkstoffs liegen in der Tatsache, dass er problemlos Temperaturen bis etwa 250 °C ausgesetzt werden kann und gegen Korrosion unempfindlich ist.
• Der Magnetwerkstoff Neodym hat vor rund 15 Jahren seinen Siegeszug begonnen. Neodym-Magnete sind sehr stark und mittlerweile erschwinglich. Aufgrund dieses Werkstoffs konnten neue Anwendungen mit Magneten abgedeckt werden. Jedoch sind Neodym-Magnete nur bis etwa 80 °C einsetzbar und benötigen einen guten Korrosionsschutz – aus Nickel oder Zink.

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