Güte

Die Güte eines Magneten entspricht dem sogenannten Energieprodukt. Das Energieprodukt ist das Produkt aus der magnetischen Flussdichte B und der magnetischen Feldstärke H und ist physikalisch ein Maß für die pro Volumeneinheit gespeicherte magnetische Energie. Magnete besitzen eine Kraftwirkung proportional zu ihrem Energieprodukt, wenn Magnete gleicher Größe verglichen werden. Sind zwei Magnete gleich groß und gleich geformt, so hat ein Magnet mit einem doppelten Energieprodukt im Vergleich zu einem anderen Magneten auch die doppelte Kraftwirkung.

Maßeinheit GaußOersted für das Energieprodukt

Das Energieprodukt kann in GaußOersted gemessen werden. 1 GaußOersted ist das Produkt aus der Einheit Gauß für die magnetische Flussdichte (man könnte auch die Einheit Tesla verwenden) und der Einheit Oersted für die magnetische Feldstärke. Durch den ungewöhnlichen Umrechnungsfaktor 1 Oersted = 79,577 A/m besitzt das Energieprodukt in den Standardeinheiten der Energiedichte J/m³ einen grundsätzlich anderen Zahlenwert als in den Einheiten GaußOersted. Es gilt: 1 000 GaußOersted = 7,9577 J/m³.

Typischerweise haben gute Permanentmagnete einige hundert kJ/m³ magnetische Energie gespeichert. Dies sind einige zehn Mega-GaußOersted (MGOe).

Angabe der Güte durch Zahlenwerte und Buchstaben

Die Güte eines Magneten wird nun als Zahl angegeben. Der Zahlenwert entspricht dem Energieprodukt in der Einheit MGOe.

Neben dem Zahlenwert für das Energieprodukt findet man bei der angegebenen Güte eines Magneten oft noch einen Buchstaben zur Bezeichnung der maximalen Einsatztemperatur. Die maximale Einsatztemperatur von Permanentmagneten ist begrenzt, da ein Permanentmagnet durch Remanenz nach Magnetisierung eines ferromagnetischen Materials entsteht. Die Remanenz verschwindet spätestens dann vollständig, wenn die materialspezifische Curie-Temperatur überschritten wird.

Auch bei niedrigerem Erwärmen kann es jedoch zu einer teilweisen Entmagnetisierung kommen. Deshalb sollte die maximale Einsatztemperatur nicht überschritten werden. Es gilt als Konvention, dass Magnete mit dem Buchstaben N bis 80 °C, M bis 100 °C, H bis 120 °C, SH bis 150 °C, UH bis 180 °C und EH bis 200 °C eingesetzt werden können.

Beispiele für die Gütebezeichnungen

Die Gütebezeichnung N45 charakterisiert einen Magneten mit einem Energieprodukt von 45 MGOe (358 kJ/m³), der bis 80 °C eingesetzt werden kann. Ein solcher Magnet hätte bei einer Dicke von einigen cm und einer Polfläche des Nordpols bzw. Südpols von etwa 20 cm² eine Haftkraft an Weicheisen von über 1 000 N. Man könnte mit so einem Magneten also einen 100 kg schweren Eisenblock anheben. Der Buchstabe N weist jedoch darauf hin, dass die magnetischen Kräfte oberhalb von 80 °C verloren gehen können. Der Magnet würde auch nicht wieder haften, wenn er abgekühlt wird. Er müsste erneut magnetisiert werden.
Ein Magnet der Güte M50 statt N45 könnte bis 100 °C eingesetzt werden und hätte bei gleicher Größe etwa 10 % mehr magnetische Energie.

Da die magnetischen Kräfte von der magnetischen Energie abhängen, haben Magnete mit höherer Güte auch stärkere Kraftwirkungen als Magnete niedrigerer Güte. Der M50 Magnet ist damit im Gegensatz zum N45 Magnet nicht nur wärmeresistenter, sondern hätte bei gleicher Größe auch eine etwa 10 % größere Haftkraft (Er hat das 50/45 = 1,11-fache an Energieprodukt und damit auch die 1,11-fache magnetische Kraftwirkung).

Die bezeichnete Haftkraft hängt jedoch stark von der Form des Magneten, der Beschaffenheit der Oberflächen und von der Reinheit des angezogenen Eisens ab. Es handelt sich um idealisierte, errechnete Werte. Ist die Oberfläche des Eisenblocks rau oder ist das Material beschichtet oder aber hat der Magnet keine ebene Polfläche, so reduziert sich die Haftkraft entsprechend.