Permanent magnet

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
En hestesko -magnet med jernspor på polerne som et eksempel på en permanent magnet

En permanentmagnet (også permanentmagnet) er en magnet fra et stykke hårdt magnetisk materiale, for eksempel legeringer af jern , kobolt , nikkel eller visse ferritter . Det har og opretholder et konstant magnetfelt uden at skulle bruge elektrisk strøm som med elektromagneter . Permanente magneter har en eller flere nord- og sydpol (er) på deres overflade.

De første menneskeskabte permanente magnetmaterialer blev fremstillet af John Canton omkring 1750. [1]

Grundlæggende

Hysteresekurve for et magnetiserbart materiale: et eksternt felt H magnetiserer et tidligere ikke-magnetisk materiale (blå kurve) og efterlader en resterende magnetisering B R efter dets fald til nul
Jernfil på papir, der er justeret i henhold til feltet for en stangmagnet nedenfor

En permanent magnet kan genereres ved virkningen af ​​et magnetfelt på et ferrimagnetisk eller ferromagnetisk materiale med en hysteresekurve med et stort område (såkaldt hårdt magnetisk materiale). Tidlige magnetiske materialer baseret på jern førte til udtrykkene hårdt magnetisk og blødt magnetisk : hårdt, kulstofrigt stål kan fremstilles permanent magnetisk, mens blødt jern (blødt jern) næsten ikke kan magnetiseres permanent og er derfor bedre egnet til produktion af jernkerner til elektromagneter . En permanent magnet kan afmagnetiseres ved et henfaldende skiftevis magnetfelt, opvarmning eller stød.

Den mest populære form i hverdagen er ferritmagneter, f.eks. B. som en magnet eller - forsynet med jern pole stykker - som et skab dørlås.

  • En permanent magnet virker på alle ferromagnetiske stoffer som f.eks B. jern og på ferrimagnetiske stoffer - såsom ferrit - en attraktion.
  • To permanente magneter tiltrækker hinanden med deres ulige poler og afviser poler med samme navn.

Ringe magnetiseret langs omkredsen har ingen poler (se f.eks. Kernehukommelse ) og udøver ingen kræfter - selvom de er magnetiseret, omtales de ikke som permanente magneter. Magnetiserede lag af magnetbånd , magnetstrimler eller harddiske har poler, men omtales heller ikke som permanente magneter.

I modsætning til den viste grafik er hysteresekurverne for magnetiserbare, hårde magnetiske materialer særlig brede og ligner et rektangel, hvor de næsten lodrette kurver skærer feltstyrkeaksen ved høje feltstyrker ved Hc. Den viste grafik viser snarere hysteresekurven for et blødt magnetisk materiale, der f.eks. Er ved registrering af hysteresekurven i en transformer med kun et lille luftgab eller i en Epstein -ramme .

I tilfælde af bløde magnetiske materialer, såsom metalplader eller ferrit til transformatorkerner , er hysteresekurven meget smal og skærer feltstyrkeaksen ved lave feltstyrkeværdier.

Parametre

Energiprodukt
Energiproduktet, også kendt som BH -produktet, er hele feltenergien lagret i magneten.
Energitæthed
Energitætheden er den magnetiske energi relateret til magnetens volumen.
Tvangsfeltstyrke H C
Feltstyrken, der skal bruges til fuldstændig at afmagnetisere magneten (fluxdensitet B = 0) er skæringspunktet mellem hysteresekurven med aksen for feltstyrken H. Jo større tvangsfeltstyrken er , desto større er magnetens modstand mod afmagnetisering af eksterne felter.
Maksimal driftstemperatur
Selvom Curie -temperaturen angiver det punkt, hvor et materiales ferromagnetiske egenskab forsvinder, forsvinder Weiss -domænernes makroskopiske orientering og dermed de permanente magnetegenskaber irreversibelt, selv ved betydeligt lavere temperaturer. Generelt er denne makroskopiske orientering ustabil ved temperaturer over absolut nul, i praktisk brug kan der imidlertid specificeres et temperaturområde for de relevante materialer, hvor den uundgåelige demagnetisering foregår umærkeligt langsomt eller i det væsentlige bestemmes af mekanisk belastning .
Remanens B R
Remanens er det udtryk, der bruges til at beskrive fluxdensiteten, der opstår uden et eksternt felt. Dens værdi kan aflæses fra hysteresekurven som værdien af B ved H = 0.

Permanente magnetmaterialer

Udvikling af magnetiske energitæthed af permanente magneter

stjal

Permanente magneter plejede at være lavet af stål . Men de er meget svage og kan let afmagnetiseres. Den mest berømte form er hestesko -magneter. Permanente magnetiseringer kan også dannes i stålværktøjer gennem plastisk mekanisk deformation. Dette er en indikation på deres mekaniske overbelastning.

Aluminium-nikkel-kobolt

AlNiCo magneter består af jernlegeringer med aluminium, nikkel og kobolt som de vigtigste legeringselementer. Disse materialer kan bruges op til 500 ° C, men har en relativt lav energitæthed og tvangsfeltstyrke. Remanensen er højere end med ferritmagneter. De fremstilles ved støbning eller pulvermetallurgi . De har god korrosionsbestandighed, men er skrøbelige og hårde.

Bismanol

Bismanol , en legering af vismut , mangan og jern, er en legering, der er et stærkt, men ikke længere almindeligt [2] permanent magnetmateriale.

Ferritter

Magneter fremstillet af hårde magnetiske ferritter er billige, men relativt svage og har en maksimal servicetemperatur på 250 ° C. Typiske anvendelser er at holde magneter og feltmagneter i DC -motorer og elektrodynamiske højttalere .

Sjældne jordartsmagneter

Neodym-jern-bor
Neodym-jern-bor (NdFeB) muliggør meget stærke magneter til en acceptabel pris. I lang tid var driftstemperaturerne begrænset til maksimalt 60-120 ° C. I tilfælde af nyere udvikling med additiver som dysprosium er driftstemperaturer på op til 200 ° C specificeret.
Samarium kobolt
Samarium-kobolt (SmCo) med 20-25% jernindhold muliggør stærke permanente magneter med høj energitæthed og høj driftstemperatur. Ulempen er den høje pris.

Plastmagneter

En særlig form for magnetmateriale er ikke-metalliske, organiske plastmaterialer med permanente magnetiske egenskaber, såsom plastmagnetmaterialet PANiCNQ , som har ferrimagnetiske egenskaber ved stuetemperatur. [3]

Fremstilling

Permanente magneter presses normalt ind i en form fra krystallinsk pulver i nærvær af et stærkt magnetfelt. Krystallerne justerer sig selv med deres foretrukne magnetiseringsakse i magnetfeltets retning. Kompakterne sintres derefter. Ved sintringstemperaturen over 1000 ° C går den ydre effektive magnetisering tabt, fordi atomernes termiske bevægelse fører til den stort set anti-parallelle justering af elementmagneterne i krystallerne. Da kornets orientering i den sintrede komposit ikke går tabt, kan parallelstrømningen af ​​elementærstrømmene genoprettes, efter at magneterne er afkølet ved hjælp af en tilstrækkelig stærk magnetiseringspuls. [4]

Ansøgninger

Se også

Specialistlitteratur

  • Horst Stöcker: Lommebog over fysik . 4. udgave. Harry Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4 .
  • Hans Fischer: Materialer inden for elektroteknik . 2. udgave. Carl Hanser, München / Wien 1982, ISBN 3-446-13553-7 .
  • Günter Springer: Elektroteknik . 18. udgave. Europa-Lehrmittel, 1989, ISBN 3-8085-3018-9 .

Weblinks

Commons : Magneter - samling af billeder, videoer og lydfiler

Individuelle beviser

  1. ^ Johann Christian Schedel: Johann Christian Schedels nye og komplette encyklopædi med generel ware eller præcis og besværlig beskrivelse af alle rå og forarbejdede produkter, artefakter og handelsgenstande, oprindeligt skrevet til købmænd, kommissærer, producenter, mæglere og forretningsfolk. 3., fuldstændigt omarbejdet, forbedret og med mange hundrede tilføjelser og nye artikler øget udgave. Carl Ludwig Brede, Offenbach i maj 1800.
  2. Answers.com: Bismanol
  3. ^ Naveed A. Zaidi, SR Giblin, I. Terry, AP Monkman: Magnetisk orden ved stuetemperatur i en organisk magnet afledt af polyanilin . I: polymer . 45, nr. 16, 2004, s. 5683-5689. Hentet 2. april 2012.
  4. ^ Johan K. Fremerey: Permanente magnetiske lejer. (PDF) I: Publikation 0B30-A30. Forschungszentrum Jülich, adgang til den 21. maj 2010 .
  5. V112-3.0 MW ( Memento fra 14. august 2013 i internetarkivet ) (PDF; 2,4 MB). (Produktbeskrivelse fra Vestas).