Entmagnetisierungskurve

Die Entmagnetisierungskurve ist ein Teil der magnetischen Hysteresekurve von Magnetsystemen, speziell auch von Dauermagneten im geschlossenen Magnetkreis.

Magnetische Hysteresekurve

Magnetische Hysteresekurven beschreiben das Verhalten der magnetischen Polarisation J(H) bzw. der magnetischen Flussdichte B(H) eines Dauermagnetwerkstoffs im geschlossenen Magnetkreis unter der Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes H. Magnetische Flussdichte B, Magnetisierung M und Polarisation J stehen zur magnetischen Feldstärke H in der elementaren Beziehung

$B = J + \mu_0 \cdot H = \mu_0 \cdot (M+H)$.

Der I. Quadrant der Hysteresekurve mit ansteigendem Magnetfeld (magnetisierendes Feld) beschreibt das Verhalten beim Magnetisieren. Besaß das Material zuvor keine innere Magnetisierung, so beginnt sie als sogenannte Neukurve bei (H = 0,J = 0). Ab der sogenannten Sättigungsfeldstärke H_S ändert sich die Magnetisierung nicht mehr, weil sämtliche Elementarbereiche (Weiß’sche Bezirke) in Richtung des äußeren Feldes ausgerichtet wurden.

Mit sinkender Feldstärke des äußeren magnetisierenden Feldes sinkt auch die innere Magnetisierung. Ferromagnetische Materialien wie Eisen oder Dauermagnetwerkstoffe behalten bei Abschaltung des äußeren Feldes (H = 0) eine Restmagnetisierung M_R, die zugehörige Polarisation oder Flussdichte J_R = B_R = μ₀M_R wird Remanenz(induktion) oder Remanenzflussdichte genannt. Die Richtung dieser inneren Magnetisierung ist bei isotropen Magnetwerkstoffen gleich der des zuvor anliegenden Magnetfeldes, bei anisotropen Werkstoffen gleich der Anisotopierichtung.

Wird nun ein der inneren Magnetisierung M_R = B_R / μ₀ des Magnetwerkstoffs entgegengesetzt wirkendes, auch entmagnetisierendes Feld oder Koerzitivfeld genanntes Magnetfeld H_c < 0 angelegt, so verringert der Fluss des äußeren Gegenfeldes den inneren Magnetfluss auf charakteristische, material- und temperaturabhängige Weise, die durch die Magnetisierungskurve J(H) anschaulich dargestellt wird.

Der Betrag der Gegenfeldstärke H_c, bei der beide Magnetflüsse sich im Innern des Magneten in der Summe aufheben (B = 0) heißt Koerzitivfeldstärke der Flussdichte H_cB.

Wird das Gegenfeld H_c über H_cB hinaus weiter erhöht, wird nicht nur die resultierende Flussdichte, sondern bei Erreichen der sogenannten Koerzitivfeldstärke der Polarisation H_cJ auch die innere Magnetisierung M und damit die magnetischen Polarisation $J=\mu_0 \cdot M$ vollständig auf Null gebracht.

Unterhalb der Koerzitivfeldstärke H_cJ sind die elementarmagnetischen Vorgänge bei der Entmagnetisierung reversibel, so dass der Magnet nach Entfernen des Koerzitivfeldes | H_c | < H_cJ seine Remanenzflussdichte B_R behält. Jenseits H_cJ beginnen irreversible Vorgänge, welche die Magnetisierung des Magnetwerkstoffs dauerhaft schwächen.

Die Entmagnetisierungskurve ist der Bereich im II. Quadranten der magnetischen Hysteresekurve, in dem das äußerer Feld H < 0 entgegen der inneren Magnetisierung M des Magnetwerkstoffs wirkt, bis es diese vollständig kompensiert, d. h. $H_\text{cJ}\leq H_\text{c}\leq 0$ und J > 0. In der Praxis wird auch die häufig angewandte, entsprechende Beziehung der magnetischen Flussdichte B zum äußeren Magnetfeld (die sogenannte B-H-Kurve) in ihrem II. Quadranten als Entmagnetisierungskurve bezeichnet oder es werden beide Kurven gemeinsam eingetragen.

Scherung und Arbeitspunkt

Die Entmagnetisierungskurve und die aus ihr abgeleiteten magnetischen Kennwerte sind wie alle magnetischen Vorgänge temperaturabhängig. Diese Abhängigkeit ist näherungsweise linear und wird in der Praxis durch Temperaturbeiwerte beschrieben.

Wird nach Abschaltung des magnetisierenden Feldes der Magnetkreis geöffnet, z. B. der Dauermagnet aus der Magnetisiervorrichtung entnommen, so baut sich ein neues Magnetfeld zwischen den nun freiliegenden Polflächen des Magneten auf, das den umgebenden permeablen Raum durchsetzt und dabei dem Magneten Energie entzieht. Daher liegt die offene Magnetisierung von Dauermagneten immer etwas unterhalb der Remanenzflussdichte B_R. Dieser Vorgang wird magnetische Scherung genannt und ist material- und formabhängig. Der Effekt der Scherung ist umso stärker, je geringer die Koerzitivfeldstärke H_cJ ist (AlNiCo-Magnete).

Der sich nach Temperaturkorrektur und Berücksichtigung der Scherung ergebende, praxisrelevante Wert der Magnetisierung wird magnetischer Arbeitspunkt genannt

Quellen

• Karl Schüler, Kurt Brinkmann: Dauermagnete: Werkstoffe und Anwendungen. Springer, Berlin 1970.
• Lothar Michalowsky, Jürgen Schneider (Hrsg.): Magnettechnik.. Vulkan, Essen 2006, ISBN 978-3-8027-2139-7.