Weichmagnetische Werkstoffe
Weichmagnetische Werkstoffe sind Materialien, die in einem magnetischen Feld magnetisiert werden können. Diese Magnetisierung kann z.B. durch einen elektrischen Strom in einer stromdurchflossenen Spule erzeugt werden. Das Material bündelt die magnetischen Feldlinien wodurch das Magnetfeld innen wesentlich stärker als das äußere Magnetfeld wird. Vereinfacht ausgedrückt "verstärkt" ein weichmagnetisches Material ein äußeres Magnetfeld. Weichmagnetische Werkstoffe zeichnen sich durch eine leichte Magnetisierbarkeit aus.
Zur Unterscheidung werden hauptsächlich die Eigenschaften Permeabilität und Verluste benutzt.
Grundsätzlich unterscheidet man die weichmagnetischen Materialien in die zwei Hauptgruppen:
- metallische Werkstoffe
- keramische Werkstoffe
Die metallischen Werkstoffe basieren im Wesentlichen auf den ferromagnetischen Metallen Eisen, Cobalt und Nickel. Hier unterscheidet man die drei Hauptgruppen: kristalline Legierungen, amorphe Legierungen, nanokristalline Legierungen Die keramischen Werkstoffe sind im Wesentlichen Ferrite auf Basis von Metall-Oxiden wobei die beiden Stofffamilien Mangan-Zink (MnZn) und Nickel-Zink (NiZn) im Vordergrund stehen.
Eine weitere Klassifizierung wird bespielsweise in der Norm IEC 404-1 vorgenommen:
- Eisen
- Stähle mit niedrigem Kohlenstoffanteil
- Stähle mit Silizium Zusatz (FeSi)
- andere Stahlsorten
- Nickel-Eisen Legierungen (FeNi)
- Cobalt-Eisen-Legierungen (FeCo)
- andere Legierungen (z.B. FeAl, FeAlSi)
- Ferrite
Weit verbreitete Bauform weichmagnetischer Werkstoffe bzw. die äußere Form in der sie Verwendung finden sind folgende:
- Kernbleche
- Ringkerne
- Schnittbandkerne
- geklebte Blechpakete
- Form- und Massivteile
- Pulverkerne
- geteilte Kernformen wie UU, UI, EE, EI, EC, RM, Schalen (Schwerpunkt Ferrite)
- dünne Schichten
- Drähte
Die Hauptanwendungen für weichmagnetische Werkstoffe liegen überwiegend im Bereich der Elektrotechnik und sind:
- Motoren und Generatoren
- Transformatoren
- Relais
- Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter)
- Induktive Bauteile in der Nachrichtentechnik und Leistungselektronik (Übertrager, Drossel (Elektrotechnik),..)
- Bauteile zur Ultraschallerzeugung
- mechanische Filter und Verzögerungsleitungen
- Magnetköpfe für die Informationsspeicherung
- Temperaturkompensation (Ausdehnungs- und Einschmelzlegierungen)
- Bimetall-Anwendungen
- Diebstahlsicherung (Warensicherungsetikett)
- Sensoren