Was bedeutet BHmax?
Wenn die Leistungsmerkmale eines Permanentmagnetmaterials beschrieben werden, tauchen häufig Fachbegriffe wie Remanenz (Br), Koerzitivfeldstärke (Hc) und BHmax auf. Von diesen drei vermittelt BHmax möglicherweise das beste Bild von der gesamten Leistungsfähigkeit eines Magneten.
BHmax steht für das maximale Energieprodukt eines magnetischen Materials. Es gibt an, wie viel magnetische Energie ein Magnet speichern und für eine Anwendung bereitstellen kann.
Diese Eigenschaft spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Elektromotoren, Generatoren, Sensoren und anderen Systemen, in denen starke Permanentmagnete eingesetzt werden.
Was bedeutet BHmax genau?
BHmax ist eine Abkürzung für:
B × H (Maximum)
Hierbei steht:
- B für magnetische Flussdichte
- H für magnetische Feldstärke
Das Energieprodukt beschreibt die maximale Menge an magnetischer Energie, die ein Material liefern kann.
Je höher der BHmax-Wert, desto mehr magnetische Leistung ist bei gleichem Volumen verfügbar.
Daher wird BHmax oft als Maß für die "Qualität" eines Permanentmagnetmaterials betrachtet.
Warum ist BHmax wichtig?
Beim Entwurf technischer Systeme ist der Raum oft begrenzt.
Ein Elektromotor in einem Elektrofahrrad, einer Drohne oder einem medizinischen Scanner muss so kompakt wie möglich bleiben, während dennoch genügend Leistung erbracht wird.
Materialien mit einem hohen BHmax-Wert ermöglichen dies.
Da sie mehr magnetische Energie pro Volumeneinheit enthalten, können kleinere Magnete verwendet werden, ohne dass die Leistung beeinträchtigt wird.
Die Beziehung zu N35, N42 und N52
Die bekannten Bezeichnungen N35, N42, N48 und N52 sind direkt mit dem maximalen Energieprodukt des Materials verknüpft.
Die Zahl hinter dem N bezieht sich in etwa auf den BHmax-Wert des Materials, ausgedrückt in Millionen Gauss-Oersted (MGOe).
Beispiele:
| Magnetqualität | BHmax |
|---|---|
| N35 | ca. 35 MGOe |
| N42 | ca. 42 MGOe |
| N48 | ca. 48 MGOe |
| N52 | ca. 52 MGOe |
Dadurch kann ein N52-Magnet mehr magnetische Energie speichern als ein N35-Magnet derselben Abmessungen.
BHmax und Magnetstärke
Ein hoher BHmax-Wert bedeutet nicht automatisch, dass ein Magnet immer stärker ist.
Die tatsächliche Leistung wird auch beeinflusst durch:
- Abmessungen
- Form
- Temperatur
- Anwendung
- Magnetisierung
BHmax beschreibt ausschließlich das Potenzial des Materials selbst.
Die tatsächliche Haftkraft wird durch die Kombination aus Material und Design bestimmt.
Wie wird BHmax gemessen?
BHmax wird mithilfe einer Hysteresekurve bestimmt.
Diese Grafik zeigt, wie ein Material auf Magnetisierung und Entmagnetisierung reagiert.
Auf dieser Kurve wird der Punkt gesucht, an dem das Produkt aus B und H maximal ist.
Dieser Punkt stellt die größte Menge an nutzbarer magnetischer Energie dar, die das Material liefern kann.
Welche Einheiten werden verwendet?
BHmax wird meistens ausgedrückt in:
- MGOe (Mega-Gauss-Oersted)
- kJ/m³ (Kilojoule pro Kubikmeter)
Beide Einheiten beschreiben dieselbe Eigenschaft.
Umrechnung:
1 MGOe ≈ 7,96 kJ/m³
In Europa wird häufig kJ/m³ verwendet, während in der Magnetindustrie MGOe immer noch sehr verbreitet ist.
Warum haben Neodym-Magnete ein so hohes BHmax?
Die besondere Kristallstruktur von Neodym-Eisen-Bor ermöglicht es, außerordentlich viel magnetische Energie zu speichern.
Dadurch verfügen Neodym-Magnete über ein deutlich höheres BHmax als herkömmliche Ferritmagnete.
Dies erklärt, warum ein kleiner Neodym-Magnet oft die gleiche Leistung wie ein wesentlich größerer Ferritmagnet erbringen kann.
BHmax in der modernen Technologie
Materialien mit einem hohen BHmax-Wert werden eingesetzt in:
- Elektrofahrzeugen
- Windkraftanlagen
- Industriemotoren
- Robotik
- Medizinischen Geräten
- Unterhaltungselektronik
- Automatisierungstechnik
In vielen dieser Anwendungen ist eine hohe Energiedichte entscheidend, um kompakte und effiziente Systeme zu realisieren.
Der Zusammenhang zwischen Br, Hc und BHmax
Die drei wichtigsten Materialeigenschaften eines Permanentmagneten sind:
Remanenz (Br)
Gibt an, wie viel Magnetismus im Material zurückbleibt.
Koerzitivfeldstärke (Hc)
Gibt an, wie gut das Material gegen Entmagnetisierung beständig ist.
BHmax
Gibt an, wie viel magnetische Energie das Material maximal speichern kann.
Zusammen bestimmen diese Eigenschaften die Leistung eines Permanentmagnetmaterials.
Fazit
BHmax ist ein Maß für die maximale Menge an magnetischer Energie, die ein Permanentmagnetmaterial speichern und liefern kann. Je höher der BHmax-Wert, desto größer ist die Energiedichte des Materials.
Diese Eigenschaft bildet die Grundlage der bekannten N35-, N42-, N48- und N52-Klassifizierungen und spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung moderner Technologien, bei denen leistungsstarke und kompakte Magnete eingesetzt werden.
