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Mechatronik und elektrische Antriebe S. 222.4 PermanentmagneteHeute werden hauptsächlich Magnetmaterialien aus• Neodym-Eisen-Bor (NdFeB)• Samarium-Cobalt (SmCo) oder• Ferriten (BaFeO oder SrFeO)verwendet. Die ersten beiden Materialien sind Legierungen aus Seltenen Erden (Neodym Ndoder Samarium Sm), welche paramagnetisch sind, und ferromagnetischen Materialien. Siewerden als Selten-Erd-Magneten bezeichnet. NdFeB ist das derzeit leistungsfähigsteMagnetmaterial. Die Rohstoffpreise Seltener Erden haben in den letzten Jahren einigeKapriolen geschlagen. Die größten Lagerstätten befinden sich in China.Permanentmagnete aus Seltenen Erden korrodieren leicht. Sie müssen durch eineOberflächenbeschichtung geschützt werden. Ferrite werden aufgrund der günstigen Kostenheute immer noch gern verwendet, sofern nicht höchste Energiedichten benötigt werden.Der Herstellungsprozess von Hochleistungsmagneten ist technologisch sehr anspruchsvoll.Das pulverisierte Magnetmaterial wird bei definierter Temperatur und Dauer in dergewünschten Form gepresst und gesintert (d. h. verbacken, aber nicht vollständigaufgeschmolzen, da eine feinkristalline Struktur angestrebt wird). Nach dem Sintern folgt eineAufmagnetisierung durch ein starkes äußeres Feld mittels eines starken Elektromagneten.Qualitativ stellt sich das Materialverhalten von Permanentmagneten ähnlich wie beiferromagnetischen Materialien als Hysterese dar. Die Form der Hysterese hat allerdings eineandere Form. Im Allgemeinen gilt der Zusammenhang zwischen Flussdichte b, Feldstärke hund Magnetisierung 4 mb µ h + m(2.55)= 0Die Magnetisierung m ist bei Permanentmagneten im üblichen Betriebsbereich völliggesättigt und dort nahezu konstant,m = msat = const.(2.56)Das heißt, in diesem Bereich ist die differenzielle relative Permeabilität1 dbµ r = = 1(2.57)µ dh0der Permanentmagnet verhält sich also bezüglich seines magnetischen Widerstandsweitgehend wie Luft oder Vakuum.4 Man beachte, dass in der Literatur der Begriff der Magnetisierung nicht einheitlich verwendet wird: Für diehier verwendeten Magnetisierung m = b − µ 0hwird gern auch das Symbol j benutzt und dies als magnetischePolarisation bezeichnet. Als Magnetisierung m findet man dann häufig die alternative Definition m b / µ − h .= 0
Mechatronik und elektrische Antriebe S. 23Typische Werte der Sättigungsmagnetisierung sindm sat≈⎧⎪⎨⎪⎩1,2 −1,4 T mit NdFeB0,9 T mit SmCo0,4 T mit ferritesDann resultiert für die remanente Flussdichte unmittelbarund für die Koerzitivfeldstärkesofern dieser Punkt noch im reversiblen Bereich liegt.bb r = m sat(2.58)mh c = (2.59)µ 0µ r=1b r− h ch ch− b rmm sat = b r− h ch ch− b rFig. 2-12: Typische Magnetisierungskennlinie eines Permanentmagnetmaterials
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