Permanentmagnetische Werkstoffe weisen zwei besondere Eigenschaften auf: Zum einen lassen sie sich unter dem Einfluss eines externen Magnetfelds stark magnetisieren, zum anderen zeigen sie Hysterese, d. h., sie bleiben auch nach dem Abschalten des externen Magnetfelds magnetisiert. Der Zusammenhang zwischen der Änderung des externen Magnetfelds und der Änderung des Magnetismus des Permanentmagneten lässt sich durch zwei Kurven beschreiben: die Hystereseschleife (BH-Kurve) und die intrinsische Entmagnetisierungskurve (JH-Kurve).
Hystereseschleife
Wenn sich das Magnetfeld in der Reihenfolge Hs → Hc → o → – Hc → – Hs → – Hc → o → Hc → Hs ändert, ändert sich die entsprechende magnetische Induktion B entlang der geschlossenen Kurve s-hcsHCS, die als B~H-Kurve (Hystereseschleife) bezeichnet wird.
1. Anfangsmagnetisierungskurve
Der Ursprung 0 in der Abbildung zeigt an, dass sich das hartmagnetische Material vor der Magnetisierung im magnetisch neutralen Zustand befindet, d. h. B = H = 0. Mit zunehmendem Magnetfeld H steigt die magnetische Flussdichte B zunächst langsam an, dann rapide mit H und schließlich wieder nur langsam. Bei einem Wert von HS erreicht B den Sättigungswert BS. Diese gestrichelte Linie wird als Anfangsmagnetisierungskurve bezeichnet.
2. Hysterese
Wenn das Magnetfeld allmählich von HS auf Null abnimmt, kehrt die magnetische Induktion B nicht entlang der ursprünglichen Magnetisierungskurve zum Nullpunkt zurück, sondern nimmt entlang einer neuen Kurve ab ab ab. Vergleicht man die Geraden oa und ab, so erkennt man, dass h und b entsprechend abnehmen, die Änderung von B jedoch der Änderung von H nacheilt. Dieses Phänomen wird als Hysterese bezeichnet. Charakteristisch für die Hysterese ist, dass B bei h = 0 nicht null ist, sondern eine Remanenz br aufweist.
3. Entmagnetisierungskurve
Wenn sich das umgekehrte Magnetfeld allmählich von O auf -Hc ändert, sinkt die magnetische Induktion B auf 0. Dies zeigt an, dass zur Beseitigung der Remanenz ein umgekehrtes Magnetfeld angelegt werden muss. Hc wird als Koerzitivfeldstärke bezeichnet und beschreibt die Fähigkeit des magnetischen Materials, den remanenten Zustand aufrechtzuerhalten. Die Linie BC wird als Entmagnetisierungskurve bezeichnet.
intrinsische Entmagnetisierungskurve
Wenn sich die magnetische Induktion B durch eine Änderung des externen Magnetfelds H ändert, ändert sich auch die magnetische Polarisation J. Der Zusammenhang zwischen beiden Größen lässt sich mithilfe der J-H-Kurve beschreiben. Diese Kurve spiegelt die intrinsischen magnetischen Eigenschaften von Permanentmagnetmaterialien wider und wird als intrinsische Entmagnetisierungskurve bezeichnet. Wenn die magnetische Polarisation J auf der intrinsischen Entmagnetisierungskurve null ist, entspricht dies der intrinsischen Koerzitivfeldstärke Hcj.
1. Kniepunkt Hk
Aus der Abbildung lässt sich leicht erkennen, dass die magnetische Polarisation des Magneten bei zunehmendem äußeren Magnetfeld nur sehr langsam abnimmt. Überschreitet das äußere Magnetfeld jedoch einen bestimmten Wert, sinkt die magnetische Polarisation rapide. Der Punkt Ji = 0,9Br auf der Entmagnetisierungskurve wird allgemein als Knickpunkt oder Kniepunkt bezeichnet. Die zugehörige Magnetfeldstärke ist HK, auch als Kniekoerzitivfeldstärke bekannt. Ist das äußere Magnetfeld größer als HK, geht die Leistungsfähigkeit des Magneten irreversibel verloren. Daher ist der Wert von HK von Bedeutung.
2. Rechteckigkeit der Entmagnetisierungskurve Q
Wir verwenden das Verhältnis von HK zu Hcj (Hk/Hcj), um die Rechteckigkeit Q der Entmagnetisierungskurve auszudrücken. Der Wertebereich von Q liegt zwischen 0 und 1. Je näher Q an 1 liegt, desto rechteckiger ist die Entmagnetisierungskurve. Im Allgemeinen gelten Produkte mit einer Rechteckigkeit Q > 0,9 als qualifiziert.
3. Entmagnetisierungskurven bei verschiedenen Temperaturen
Im Allgemeinen stellen Hersteller von Permanentmagnetmaterialien Entmagnetisierungskurven verschiedener Produktmarken bei unterschiedlichen Temperaturen zur Verfügung, wie in der Abbildung unten dargestellt. Das mag kompliziert erscheinen, im Wesentlichen geht es aber darum, mehrere Entmagnetisierungskurven und intrinsische Kurven in einem Diagramm darzustellen.
