Was ist ein gebundener Magnet?
Gebundene Magnete ist ein Oberbegriff für Magnete, die durch Kneten feinkörniger Magnete in Gummi oder Kunststoff verarbeitet und geformt werden.
Normale Ferritmagnete werden für Türdichtungen an Kühlschränken und Vitrinen oder als Whiteboards verwendet, indem man sie zu Tafeln verarbeitet und die Oberfläche mit Kunststoff bearbeitet.
Magnete aus Seltenen Erden mit hoher Magnetkraft, wie Neodym-Magnete, werden in verschiedene Formen gegossen und industriell in kleinen Motoren, elektronischen Bauteilen und Zugantriebsmotoren eingesetzt.
Anwendungen von gebundenen Magneten
Gebundene Magnete können nicht nur frei gestaltet und hergestellt, sondern auch nach der Produktion bearbeitet und geformt werden.
Ferritmagnete lassen sich im Alltag leicht als Magnetband und -platten, aber auch für Kühlschranktüren und als Whiteboards verwenden.
Magnete mit extrem hoher Magnetkraft, wie Neodym-Magnete und Samarium-Eisennitrid-Magnete, werden in kleine Motoren eingebaut und in Festplatten und als Antriebsmotoren in Autos, Zügen und Aufzügen verwendet.
Funktionsweise der gebundenen Magnete
Die derzeit industriell genutzten Dauermagnete lassen sich grob in Gussmagnete, Sintermagnete und Gebundene Magnete unterteilen.
Gebundene Magnete (polymergebundene Magnete) werden aus Magnetmischungen hergestellt, bei denen eine hohe Konzentration an feinem Ferrit- oder Seltenerdmagnetpulver (Magnetpulver) geknetet und in einem Bindemittel wie Polymerharz oder Gummi dispergiert wird.
Nach der Herstellung können sie mit hoher Präzision zu komplexen Strukturen verarbeitet und geformt werden und weisen hervorragende mechanische Eigenschaften wie Riss- und Splitterfestigkeit auf. Sie können auch leicht in Metall geformt, dünn, lang und breit gemacht werden, was bei gegossenen oder gesinterten Magneten nicht möglich ist.
Sie können auch in Massenproduktion hergestellt werden und haben viele herausragende Vorteile als industrielles Material.
Insbesondere die Verwendung von Seltenerdmagneten mit hoher Magnetkraft ist für die heute weit verbreiteten kleinen Motoren und elektronischen Bauteile unerlässlich, und eine weitere Miniaturisierung und Effizienz kann durch die Verbesserung der Leistung der gebundenen Magneten selbst erreicht werden.
Gebundene Magnete aus Seltenen Erden sind auch nützlich, um Generatoren kleiner und leistungsfähiger zu machen, und es wird erwartet, dass ihre Verwendung in der Energieerzeugung in Zukunft zunehmen wird.
Unterschiede zwischen gebundenen und gesinterten Magneten
Gebundene Magnete werden durch die Verfestigung von Magnetpulver mit Harz hergestellt. Gesinterte Magnete hingegen werden durch Pressen von Magnetpulver und Brennen bei hohen Temperaturen hergestellt.
Im Vergleich der magnetischen Eigenschaften und der Hitzebeständigkeit sind gesinterte Magnete den gebundenen Magneten, die mit einer Harzmischung hergestellt werden, überlegen. Der Grund dafür ist, dass das Harzgemisch bei gebundenen Magneten eine nichtmagnetische Substanz ist.
In Bezug auf die Maßgenauigkeit sind gebundene Magnete jedoch überlegen, da sie komplex bearbeitet werden können. Dies liegt daran, dass gesinterte Magnete während des Herstellungsprozesses einem größeren Sinterschwund unterliegen.
Gebundene Magnete unterstützen die Entwicklung von Motoren
Mit der zunehmenden Bedeutung der Umweltproblematik ist auch der Motorenmarkt einem starken Wandel unterworfen. Motoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. in Kraftfahrzeugen und Haushaltsgeräten. Die Einsparung der für diese Motoren verwendeten Energie ist ein sehr wichtiges Thema für die Verwirklichung einer kohlenstoffarmen Gesellschaft.
Vor diesem Hintergrund steigt die Nachfrage nach PM-Motoren, d. h. Synchronmotoren mit Permanentmagneten im Rotor.
PM-Motoren, die Permanentmagnete verwenden, sind energiesparend und hocheffizient im Vergleich zu Motoren, die dies nicht tun (z. B. Induktionsmotoren). Dies liegt daran, dass PM-Motoren keine Verluste im Rotor erzeugen, da kein Sekundärstrom durch den Rotor fließt.
PM-Motoren können je nach Konstruktion des Rotorteils in zwei Typen unterteilt werden: SPM-Motoren und IPM-Motoren: Bei SPM-Motoren sind die Permanentmagnete am Rotorteil angeklebt, während bei IPM-Motoren die Permanentmagnete im Rotorteil eingebettet sind. IPM-Motoren mit eingebetteten Magneten sind für höhere Drehzahlen geeignet und weisen eine höhere mechanische Sicherheit auf.
Die Technologie hinter diesen PM-Motoren stützt sich auf Seltene-Erden-Magnete mit hoher Magnetkraft, aber Seltene-Erden-Magnete wurden wegen der steigenden Preise und der instabilen Versorgung aufgrund von Exportbeschränkungen in China und anderen Faktoren als Beschaffungsrisiko bezeichnet.
In den letzten Jahren wurden jedoch neue Technologien entwickelt, wie z. B. die Erfindung von IPM-Motoren, die gebondete Magnete aus Samarium verwenden, die keine Seltenerdmagnete sind. Gebundene Magnete unterstützen die Entwicklung von Motoren.