Orientierung und Magnetisierungsrichtung von magnetischem Stahl
Die Magnetisierungsrichtung hängt von der Orientierungsrichtung ab
Bestimmen Sie die leichte Magnetisierungsrichtung basierend auf der Orientierungsrichtung. Nur entlang der leichten Magnetisierungsrichtung kann der Magnet mit minimaler Energie eine Sättigung erreichen. Was ist Orientierung? Orientierung ist genau genommen Magnetisierung, aber während des Herstellungs- und Formungsprozesses von magnetischem Stahl wird eine Vormagnetisierung des noch nicht endgültig verdichteten Magnetpulvers oder der Legierung durchgeführt, die während der Wärmebehandlung noch keine Phase gebildet hat, sodass die magnetischen Domänen möglichst gleichmäßig entlang der Richtung des Magnetisierungsfelds angeordnet sind. Je höher die Anordnung, desto besser die Orientierung und desto höher der Restmagnetismus des endgültigen Magneten. Die Orientierung kann vereinfacht als Straßenbau betrachtet werden, ähnlich wie beim Bau einer Nord-Süd-Autobahn. Fahrzeuge können nur nach Süden oder Norden fahren und nicht in andere Richtungen. Die magnetischen Domänen können nach der Orientierung auch in beide Richtungen angeordnet sein, das heißt, wenn sie vertikal orientiert sind, können sie nur in der vertikalen Richtung magnetisiert werden, die nach oben N und nach unten S oder nach oben S und nach unten N sein kann. Je nachdem, ob im Herstellungsprozess von magnetischem Stahl eine Orientierungsphase stattfindet, können Permanentmagnetmaterialien in zwei Kategorien unterteilt werden, von denen solche mit Orientierung anisotrope Materialien (auch als Anisotropie bekannt) und solche ohne Orientierung isotrope Materialien (auch als Isotropie bekannt) genannt werden. Die magnetischen Eigenschaften anisotroper Materialien sind stärker als die isotroper Materialien. Der Restmagnetismus isotroper Materialien kann nur bis zur Hälfte der Anisotropie reichen und das magnetische Energieprodukt kann nur bis zu einem Viertel der Anisotropie reichen. Allerdings ist die intrinsische Koerzitivfeldstärke der Isotropie höher als die der Anisotropie und die Entmagnetisierungskurve der Anisotropie weist eine bessere Rechtwinkligkeit auf, während die Rechtwinkligkeit der Isotropie schlechter ist. Verschiedene Magnettypen weisen auch geringfügige Unterschiede in der Ausrichtung auf. Am häufigsten wird die Magnetfeldausrichtung verwendet. Dies bedeutet, dass während des Formgebungs- oder Wärmebehandlungsprozesses ein starkes Magnetfeld (normalerweise über 1,5 T) angewendet wird, um die meisten C-Achsen von Einzeldomänenpartikeln in die gleiche Richtung zu drehen und so den Ausrichtungseffekt zu erzielen. Neben der Magnetfeldausrichtung gibt es auch thermische Verformungsausrichtungs- und Druckausrichtungsmethoden, die unter Ausnutzung der Formanisotropie einiger magnetischer Domänen entwickelt wurden.
Bei anisotropem Magnetstahl muss die Magnetisierung aufgrund der geordneten Anordnung der magnetischen Domänen nach der Orientierung auf derselben Achse oder in derselben Dimension wie die Orientierungsrichtung liegen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Bei hochorientiertem Magnetstahl kann die Magnetisierung in einer Kombination aus „nach oben N“ und „nach unten S“ oder „nach oben S“ und „nach unten N“ erfolgen.
Isotrope Magnete sind nicht orientiert, d. h. ihre magnetischen Domänen sind ungeordnet angeordnet. Obwohl ihre Leistung nicht hoch ist, können sie je nach Art des angelegten Magnetfelds in alle Richtungen magnetisiert werden. Daher kann der Magnet, genau wie eine große Anzahl isotrop gebundener Neodym-Eisen-Bor-Ringe, die zu Strahlungsmultipolringen verarbeitet werden, mit jeder Magnetisierungsmethode, die mit einer Magnetisierungsvorrichtung durchgeführt werden kann, magnetisiert werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.