Ein Permanentmagnet, auch Dauermagnet genannt, besteht aus hartmagnetischen Materialien und generiert dauerhaft ein statisches Magnetfeld. Im Gegensatz zu einem Elektromagnet lässt sich sein magnetisches Feld nicht einfach ein- und abschalten, daher der Name Permanent-Magnet.
Die Magnetkraft beruht nicht auf elektrischem Strom. Ein äußeres Feld, einmalig bei der Produktion durch leistungsstarke Elektromagneten generiert, verleiht dem Permanentmagnet dauerhaft seine Magnetwirkung.
Permanentmagnete besitzen – je nach Ausführung – mindestens einen magnetischen Süd- und Nordpol, an deren Enden die magnetischen Feldlinien austreten. Da ferromagnetische Materialien wie beispielsweise Eisen die Feldlinien sehr gut leiten, konzentrieren sich diese mit zunehmender Annäherung an den Magneten in deren Querschnitt.
Im Bestreben des Permanentmagneten, die magnetischen Feldlinien zwischen seinen Polen weitestgehend zu verkürzen, wirken entsprechende magnetische Kräfte auf den „magnetischen Leiter“ – der Magnet zieht ihn an.
Permanentmagnete können sowohl aus metallischen als auch aus keramikbasierten Materialien hergestellt sein. Je nach Material und Güte kann ihre magnetische Energie beträchtlich variieren.
Permanentmagnete werden in einer Vielzahl an Formen und Größen hergestellt. Beispiele hierfür sind Stabmagnete, Hufeisenmagnete, Ringmagnete, Scheibenmagnete, Zylindermagnete, Betätigungsmagnete für Reedkontakte, Magnetwürfel und Magnetkugeln. Daneben gibt es Sonderbauformen, die jeweils an spezielle Anwendungen angepasst sind. Für Schulungs- und Ausbildungszwecke sowie als Spielzeug gibt es ebenfalls spezifische Ausführungen.
Je nach Einsatzzweck kommen diverse Materialmischungen zum Einsatz, die dem Dauermagneten die gewünschten Eigenschaften in Bezug auf Formbarkeit, Magnetfeld-Stärke, Korrosions- und Temperaturstabilität sowie Dauerhaftigkeit seines Magnetfelds verleihen.
Neben der erforderlichen Stärke des Magnetfelds und der Bauform ist auch die Richtung des Magnetismus von Bedeutung, also in welcher Ausrichtung zum Magneten die magnetischen Feldlinien verlaufen.
Jeder Magnet besitzt Temperaturgrenzen, innerhalb derer er zuverlässig und dauerhaft funktioniert. Hier gibt es erhebliche, materialbedingte Unterschiede. Nach oben hin betrachtet, büßen einige Typen bereits ab 80 °C ihren Magnetismus ein, was sie beispielsweise für einen Einsatz im Automotive-Bereich disqualifiziert.
Ähnliches gilt für die untere Temperaturgrenze und die Belastbarkeit in Hinsicht auf Erschütterungen und Vibrationen. Im jeweiligen Datenblatt finden sich hierzu entsprechende Angaben, ebenso wie zu weiteren wichtigen Daten, beispielsweise der Entmagnetisierungsstabilität (Koerzitivfeldstärke).
Letztere ist von großer Bedeutung, wenn der Permanentmagnet anderen Magnetfeldern ausgesetzt ist. Um einen hierdurch bedingten Abbau des eigenen magnetischen Feldes zu vermeiden, sollte dieser Wert möglichst groß sein.
Solche externen Magnetfelder können beispielsweise durch einen Elektromagneten, einen Generator oder schlichtweg einen anderen Magneten entstehen. Auch ein ausreichend hoher elektrischer Strom, der durch einen Leiter fließt, generiert ein starkes Magnetfeld.
Bei der Lagerung und Verarbeitung von Permanentmagneten gibt es – insbesondere bei relativ starken Dauermagneten – ein paar wichtige Punkte zu beachten. So werden Materialen aus Stahl und Eisen selbst magnetisiert („magnetisch“), wenn sie mit einem Dauermagneten in Berührung oder in dessen unmittelbare Nähe kommen. Es kann, zum Beispiel bei Werkzeugen, ziemlich lästig sein, wenn Bohrer oder Zange hartnäckig sämtliche Metallspäne anziehen.
Ein größerer und leistungsstarker Dauermagnet kann durchaus gefährlich werden, wenn er in die Nähe eines Eisenmetalls oder eines anderen Magneten gebracht wird. Beim Hantieren mit stärkeren Permanentmagneten ist daher Vorsicht geboten, um Verletzungen zu vermeiden.
Was bedeuten die Angaben Remanenz und die Zahlenwerte hierzu in Tesla (T)?
Als Remanenz bezeichnet man die zurückbleibende Magnetstärke, nachdem der Magnet durch kurzzeitiges Anlegen eines starken externen Magnetfelds bei dessen Herstellung „aufmagnetisiert“ wurde. Der Zahlenwert in Tesla kennzeichnet die magnetische Flussdichte des Magneten. Je höher dieser liegt, desto stärker ist das Magnetfeld.
Wofür steht der Zahlenwert Gauss (Gs)?
Gauss ist lediglich eine weitere Bezeichnung für die magnetische Flussdichte, alternativ zur Einheit Tesla (T).
Zur einfachen Umrechnung: 1 T = 10.000 Gs und 1 Gs = 0,0001 T.
Warum soll man Permanentmagnete nicht fallen lassen oder anderen starken Erschütterungen aussetzen?
Abgesehen von Neodym-Magneten reagieren alle Permanentmagnete mit einer Abnahme ihres Magnetfelds, wenn sie derartigen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Die lineare Ausrichtung der winzigen Magnet-Dipole im Material wird hierdurch beeinträchtigt, der Magnet verliert an Kraft.
Achten Sie auf die maximal zulässige Betriebstemperatur des Magneten. Überschreitungen führen zu Materialschäden oder dauerhafter Schwächung des Magnetfelds.
Zur Betätigung von Reedkontakten eignen sich speziell hierfür gedachte Typen, sie lassen sich einfach montieren und generieren ein lokal begrenztes Magnetfeld für präzises Schalten. Für den Einsatz bei widrigen Umweltbedingungen bieten sich Magnete aus keramischen Materialien oder mit schützender Kunststoffummantelung an.
Für wenig anspruchsvolle, einfache Einsatzgebiete („Kühlschrankmagnet“ oder für Experimentierzwecke) reichen preiswerte Ausführungen völlig aus. Im industriellen Umfeld und bei sicherheitsrelevanten Anwendungen ist jedoch stets die jeweilige Eignung des Magneten nach den Angaben im Datenblatt zu prüfen.
Für Schließzwecke eignen sich Magnetausführungen in Ringform besonders gut. Sie können sehr einfach mit einer einzigen Schraube stabil und dauerhaft angeschraubt werden.