Magnettechnik, Magnetwerkstoffe und Magnetsensoren Seminare

Elektrotechnik_04-04_Magnettechnik_HDT_AP_0595244ae0e792

Auf dem Gebiet der Hochleistungsmagnetwerkstoffe sind in den letzten Jahren wesentliche Weiter- und Neuentwicklungen entstanden, die in Form neuer weich- und hartmagnetischer Bauteile sowie in Induktivitäten und Magnetsystemen als Kernmaterialien oder Schichtsysteme am Markt wirksam werden.  Sie sind, wie in der Vergangenheit, auch heute häufig Ausgangspunkt wesentlicher Innovationsprozesse der Technik.  

 

Lesen Sie weiter unten das Kurzinterview mit Dr. rer. nat. Jörg Petzold zum Seminar "Magnetwerkstoffe für technische Anwendungen".

Auf dem Gebiet der Hochleistungsmagnetwerkstoffe sind in den letzten Jahren wesentliche Weiter- und Neuentwicklungen entstanden, die in Form neuer weich- und hartmagnetischer Bauteile sowie... mehr erfahren »
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Magnettechnik, Magnetwerkstoffe und Magnetsensoren Seminare

Elektrotechnik_04-04_Magnettechnik_HDT_AP_0595244ae0e792

Auf dem Gebiet der Hochleistungsmagnetwerkstoffe sind in den letzten Jahren wesentliche Weiter- und Neuentwicklungen entstanden, die in Form neuer weich- und hartmagnetischer Bauteile sowie in Induktivitäten und Magnetsystemen als Kernmaterialien oder Schichtsysteme am Markt wirksam werden.  Sie sind, wie in der Vergangenheit, auch heute häufig Ausgangspunkt wesentlicher Innovationsprozesse der Technik.  

 

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Regelungstechnik Messtechnik hdt.de Ma­gnet­sen­so­ren: Be­stim­mung von Po­si­ti­on, Be­we­gung und Strom
Sie lernen die Grundlagen moderner, magnetischer Sensoren und ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten bei der berührungslosen Detektion von Position und Bewegung kennen.
Elektrische Antriebe hdt.de Elek­tro­ma­gne­ti­sche Krei­se
Übersicht über magnetische Kreise - Vorgehensweise bei der Auslegung - richtige Materialauswahl - Dimmensieonierung ektromagnetische Kreise
Magnetwerkstoffe hdt.de Rein­heits­ma­nage­ment in der Elek­tro­nik­fer­ti­gung
Verunreinigungsminimierung beim Löten und in der Prozesskette • Erstellungsprozedur für eine FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse) • Erarbeitungsprozedur für eine Checkliste für ein Reinheitsaudit
TIPP!
Magnetwerkstoffe hdt.de Ma­gnet­tech­nik Ma­gnet­werk­stof­fe
Neben ausgewählten Grundlagen des Festkörpermagnetismus wird ein repräsentativer Überblick zum Stand der Werkstoffentwicklung gegeben. Neue Anwendungen für Magnetwerkstoffe und Berechnungsbeispiele vertiefen das Gelernte.

Die optimale Auswahl der Werkstoffe unter Beachtung der Anforderungen aus der spezifischen Anwendung erfordert zunehmend Kenntnisse zum mikrostrukturellen Konstruieren und damit zur Optimierung der Gefügeeigenschaftsbeziehungen. Auf deren Grundlage werden dann die Berechnungen magnetischer Kreise und der Bauteilgeometrien vorgenommen, die günstigste Auslegungen elektrischer und elektronischer Schaltungen zulassen. Die Haupteinsatzgebiete der neuen Werkstoffe finden sich in der Antriebstechnik (Direktantriebe, Kleinmotoren, Kleinantriebe, Mikroantriebe, Positionierantriebe, Präzisionsantriebe) der Sensortechnik (RFID) und der Speichertechnik (Speicherung von Daten). Wichtige Begriffe in diesem Umfeld sind magnetische Werkstoffe, Werkstoffe auf Ni-Fe Basis, Amorphe und nanokristalline Werkstoffe, weichmagnetische Werkstoffe, magnetoresistive Schichtsysteme, hartmagnetische Werkstoffe, hartmagnetische Ferritwerkstoffe, Seltenerd - Magnetwerkstoffe, polymergebundene Werkstoffe, Messverfahren für weichmagnetische und hartmagnetische Werkstoffe, Magnetauslegung.

 


  

„3 Fragen an…“ – Kurzinterview mit Dr. rer. nat. Jörg Petzold zum Seminar "Magnetwerkstoffe für technische Anwendungen"

1. Kraftvolle Dauermagnete enthalten heute allesamt so genannte Seltene Erden. Um die Abhängigkeit von diesen Import-Metallen zu verringern, entwickeln deutsche Forscher Magnete, die ohne sie auskommen. Welche Auswirkungen wird dies aus Ihrer Sicht auf den Markt haben?

Aktuelle Magnetentwicklungen zielen in erfolgreicher Weise auf eine Reduzierung des SE-Gehaltes (speziell Dy undTb) in den Hochleistungsdauermagneten mit dem Ziel, die bisherigen Energiedichten und Koerzitivfeldstärken beizubehalten.

Basisentwicklungen in Richtung völlig SE-freier Hartmagnete (z. B. nanostrukturierte FeCo – Werkstoffe oder neue Heusler-Verbindungen) sind noch nicht abgeschlossen. Inwieweit damit die Performance existierender SE-Qualitäten erreicht werden kann ist noch offen. Niedrigere Energiedichten (wie z. B. bei Hartferriten) führen in der Anwendung grundsätzlich zur Volumen- und damit auch Gewichtserhöhung.

Ohne Hochleistungsdauermagnete müssen die existierenden Anwendungen (Maschinen, Generatoren, Aktoren usw.) vollkommen neu ausgelegt werden und würden auf jeden Fall größer, schwerer und letztendlich teurer und hätten kleinere Wirkungsgrade. Damit würden z. B. die Autos mit ihren vielen Hilfsaggregaten deutlich schwerer, was wiederum ökologische Konsequenzen hätte. Elektroautos würden vermutlich wieder von der Bildfläche verschwinden, usw.

Alternativ müsste man auf liebgewonnenen Komfort verzichten. Auf jeden Fall würden reduzierte Wirkungsgrade bei gleichbleibendem Lebensstandard zu stark erhöhtem Energieverbrauch mit allen Konsequenzen und letztlich zu höheren Kosten führen.

2. Wo sehen Sie die Herausforderungen?

Die Herausforderungen sehe ich im weiteren Abmagern der SE-Gehalte bis an die grundsätzliche Minimalgrenze unter Beibehalt der bestehenden Performance, der Weiterführung der Entwicklungen in Richtung SE-freier Hochleistungsdauermagnete mit erhöhter Koerzitivfeldstärke und Energiedichte mittels nanostruktureller Optimierung, im verbesserten und effektiveren Recycling bestehender SE-Komponenten sowie bei der anwendungstechnischen Grundlagenentwicklung zur Reduzierung des Bedarfs an Hochleistungsdauermagneten in der Anwendung (Motoren, Generatoren etc.) bei gleichbleibendem oder gar höherem Wirkungsgrad.

3. Wie aufwändig ist der Abbau solcher Rohstoffe (Seltener Erden) wie etwa Neodyn?

Der Schwerpunkt des derzeitigen Abbaus der SE-Erze findet per Tagbau in China statt und ist grundsätzlich gut realisierbar. Aufwändiger gestaltet sich dagegen die alternative Erschließung z.B. von Lagern unter dem Meeresboden im Pazifischen Ozean unweit Hawaii und Tahiti.

Die Wirtschaftlichkeitsfrage stellt sich allerdings aufgrund der lagerstättenabhängigen Zusammensetzung der SE-Erze. Diese bestehen immer aus einem mehr oder weniger komplexen Gemisch verschiedener SE-Metalle, die in aufwändigen Trennungsgängen voneinander zu isolieren sind. Die dabei gewonnenen Metalloxide müssen dann über Elektrolyse und Vakuumsreduktionsverfahren zu möglichst reinen Metallen weiterverarbeitet werden. 

Die optimale Auswahl der Werkstoffe unter Beachtung der Anforderungen aus der spezifischen Anwendung erfordert zunehmend Kenntnisse zum mikrostrukturellen Konstruieren und damit zur Optimierung... mehr erfahren »
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Die optimale Auswahl der Werkstoffe unter Beachtung der Anforderungen aus der spezifischen Anwendung erfordert zunehmend Kenntnisse zum mikrostrukturellen Konstruieren und damit zur Optimierung der Gefügeeigenschaftsbeziehungen. Auf deren Grundlage werden dann die Berechnungen magnetischer Kreise und der Bauteilgeometrien vorgenommen, die günstigste Auslegungen elektrischer und elektronischer Schaltungen zulassen. Die Haupteinsatzgebiete der neuen Werkstoffe finden sich in der Antriebstechnik (Direktantriebe, Kleinmotoren, Kleinantriebe, Mikroantriebe, Positionierantriebe, Präzisionsantriebe) der Sensortechnik (RFID) und der Speichertechnik (Speicherung von Daten). Wichtige Begriffe in diesem Umfeld sind magnetische Werkstoffe, Werkstoffe auf Ni-Fe Basis, Amorphe und nanokristalline Werkstoffe, weichmagnetische Werkstoffe, magnetoresistive Schichtsysteme, hartmagnetische Werkstoffe, hartmagnetische Ferritwerkstoffe, Seltenerd - Magnetwerkstoffe, polymergebundene Werkstoffe, Messverfahren für weichmagnetische und hartmagnetische Werkstoffe, Magnetauslegung.

 


  

„3 Fragen an…“ – Kurzinterview mit Dr. rer. nat. Jörg Petzold zum Seminar "Magnetwerkstoffe für technische Anwendungen"

1. Kraftvolle Dauermagnete enthalten heute allesamt so genannte Seltene Erden. Um die Abhängigkeit von diesen Import-Metallen zu verringern, entwickeln deutsche Forscher Magnete, die ohne sie auskommen. Welche Auswirkungen wird dies aus Ihrer Sicht auf den Markt haben?

Aktuelle Magnetentwicklungen zielen in erfolgreicher Weise auf eine Reduzierung des SE-Gehaltes (speziell Dy undTb) in den Hochleistungsdauermagneten mit dem Ziel, die bisherigen Energiedichten und Koerzitivfeldstärken beizubehalten.

Basisentwicklungen in Richtung völlig SE-freier Hartmagnete (z. B. nanostrukturierte FeCo – Werkstoffe oder neue Heusler-Verbindungen) sind noch nicht abgeschlossen. Inwieweit damit die Performance existierender SE-Qualitäten erreicht werden kann ist noch offen. Niedrigere Energiedichten (wie z. B. bei Hartferriten) führen in der Anwendung grundsätzlich zur Volumen- und damit auch Gewichtserhöhung.

Ohne Hochleistungsdauermagnete müssen die existierenden Anwendungen (Maschinen, Generatoren, Aktoren usw.) vollkommen neu ausgelegt werden und würden auf jeden Fall größer, schwerer und letztendlich teurer und hätten kleinere Wirkungsgrade. Damit würden z. B. die Autos mit ihren vielen Hilfsaggregaten deutlich schwerer, was wiederum ökologische Konsequenzen hätte. Elektroautos würden vermutlich wieder von der Bildfläche verschwinden, usw.

Alternativ müsste man auf liebgewonnenen Komfort verzichten. Auf jeden Fall würden reduzierte Wirkungsgrade bei gleichbleibendem Lebensstandard zu stark erhöhtem Energieverbrauch mit allen Konsequenzen und letztlich zu höheren Kosten führen.

2. Wo sehen Sie die Herausforderungen?

Die Herausforderungen sehe ich im weiteren Abmagern der SE-Gehalte bis an die grundsätzliche Minimalgrenze unter Beibehalt der bestehenden Performance, der Weiterführung der Entwicklungen in Richtung SE-freier Hochleistungsdauermagnete mit erhöhter Koerzitivfeldstärke und Energiedichte mittels nanostruktureller Optimierung, im verbesserten und effektiveren Recycling bestehender SE-Komponenten sowie bei der anwendungstechnischen Grundlagenentwicklung zur Reduzierung des Bedarfs an Hochleistungsdauermagneten in der Anwendung (Motoren, Generatoren etc.) bei gleichbleibendem oder gar höherem Wirkungsgrad.

3. Wie aufwändig ist der Abbau solcher Rohstoffe (Seltener Erden) wie etwa Neodyn?

Der Schwerpunkt des derzeitigen Abbaus der SE-Erze findet per Tagbau in China statt und ist grundsätzlich gut realisierbar. Aufwändiger gestaltet sich dagegen die alternative Erschließung z.B. von Lagern unter dem Meeresboden im Pazifischen Ozean unweit Hawaii und Tahiti.

Die Wirtschaftlichkeitsfrage stellt sich allerdings aufgrund der lagerstättenabhängigen Zusammensetzung der SE-Erze. Diese bestehen immer aus einem mehr oder weniger komplexen Gemisch verschiedener SE-Metalle, die in aufwändigen Trennungsgängen voneinander zu isolieren sind. Die dabei gewonnenen Metalloxide müssen dann über Elektrolyse und Vakuumsreduktionsverfahren zu möglichst reinen Metallen weiterverarbeitet werden. 

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