Axiale vs. radiale vs. mehrpolige Magnetisierung: Wie man das richtige Muster auswählt

Kurze Antwort:Bei Neodym-Ringmagneten eignet sich die axiale Magnetisierung für einfache Halte- und Kupplungsanwendungen; die radiale Magnetisierung (Innen-Außen-Magnetisierung) ist Standard für BLDC- und PMSM-Motoren, bei denen die Feldlinien den Luftspalt kreuzen müssen; die mehrpolige radiale Magnetisierung (8–72 Pole) ist Standard für Präzisionsmotoren und Encoder. Die radiale Ausnutzung ist 15–20 % höher als die axiale. Die Polzahl ist durch die minimale Polbogenbreite (typischerweise 3 mm) und die Kapazität der Magnetisierungsvorrichtung begrenzt.

Dieser Artikel basiert auf tatsächlichen Produktionsdaten vonFullzen TechnologyDer Magnetisierungsworkshop hilft Ihnen, die Kernprobleme bei der Wahl der Magnetisierungsrichtung zu lösen:

Feldverteilungsunterschiede zwischen vier Magnetisierungsmodi – axial, diametral, radial und multipol (nicht nur Definitionen, sondern quantitative Vergleiche)

Entscheidungsmatrix für Motortyp und Magnetisierungsmodus: Welcher Motortyp ist der richtige für BLDC/PMSM/Schrittmotoren/Encoder?

Quantitative Grundlage für die Polzahlwahl: Zusammenhänge zwischen Polzahl und Drehmomentdichte, Rastmoment und Wirkungsgrad

Praxisdaten zu Kosten von Magnetisierungsvorrichtungen und Prozessvorlaufzeiten

Standardisierte Qualitätsprüfungsverfahren nach der Magnetisierung

Grundlagen der Magnetisierung: Warum die Richtung bei Ringmagneten wichtig ist

Die Magnetisierungsrichtung kann nicht nachträglich festgelegt werden – sie wird beim Pressvorgang bestimmt und kann anschließend nicht mehr geändert werden. Dieses Wissen im Vorfeld zu berücksichtigen, erspart kostspielige Nachbesserungen.

Wie die Magnetisierung während der Fertigung eingestellt wird

Viele gehen fälschlicherweise davon aus, dass die Magnetisierungsrichtung während des Magnetisierungsvorgangs festgelegt wird. Tatsächlich ist dies nicht der Fall. Bei gesinterten Neodym-Ringmagneten wird die Domänenorientierungsrichtung während des Pressvorgangs durch ein angelegtes externes Magnetfeld fixiert – dies ist das charakteristische Merkmal anisotroper Materialien.

Hier ist der vollständige Ablauf:

Pressphase:Im Chip wird ein ausrichtendes Magnetfeld angelegt, um die leichte Magnetisierungsachse der Nd₂Fe₁₄B-Körner in die Zielrichtung auszurichten.

Sinterphase:Durch die Hochtemperaturverdichtung wird die Kristallorientierung im Rohling „eingefroren“.

Magnetisierungsphase:Ein gepulstes starkes Magnetfeld bringt alle orientierten Domänen in die richtige Position – wenn die Orientierung und die Magnetisierungsrichtung übereinstimmen, wird eine optimale magnetische Leistung erzielt.

Deshalb muss die Magnetisierungsrichtung bei der Bestellung angegeben werden: Die Ausrichtung der Pressform wird individuell an Ihre Anforderungen angepasst. Nach dem Sintern kann die Ausrichtung nicht mehr geändert werden.

Anisotrop vs. isotrop: Was bedeutet das für Ihr Design?

Bevor Sie einen Magnetisierungsmodus auswählen, müssen Sie die grundlegenden Materialklassifizierungen verstehen:

Anisotrop gesintertes NdFeB:Die magnetische Leistung ist entlang der Orientierungsachse optimal; ab einer Abweichung von 30° nimmt sie rapide ab. Geeignet für axiale, radiale, diametrale und andere gerichtete Magnetisierungen.

Isotrop gebundenes NdFeB:Keine bevorzugte Orientierungsrichtung; kann in jede Richtung magnetisiert werden, jedoch ist das maximale Energieprodukt 30–40 % geringer als bei gesinterten Materialien. Geeignet für Multipol- und komplexe Magnetisierungsmuster.

Isotrop spritzgegossenes NdFeB:Geringste magnetische Leistung, aber kann in komplexe Formen spritzgegossen werden und unterstützt die Nachmagnetisierung. Geeignet für spezielle Geometrien.

Bei Fullzen Technology bestehen über 85 % der monatlichen Lieferungen von Ringmagneten aus anisotrop gesintertem NdFeB – denn Motorenkunden fordern höchste magnetische Leistung. Gebundene Magnete werden hauptsächlich für mehrpolige Encoderringe verwendet.

Erfahren Sie mehr überNeodym-Ringmagnetein Standard- und Sonderausführungen (Größen, Toleranzen und Materialauswahl – siehe unsere Maßanleitung).

Die vier Magnetisierungsmuster für Ringmagnete

Ringmagnete unterstützen vier verschiedene Magnetisierungsmuster, die jeweils eine grundlegend andere Magnetfeldverteilung erzeugen und somit bestimmen, für welche Anwendungen sie sich effektiv eignen.

Axiale Magnetisierung (einachsig durch die Dicke)

Das Magnetfeld verläuft in axialer Richtung (Dickenrichtung) des Ringmagneten, wobei sich der Nordpol an einer Endfläche und der Südpol an der anderen befindet. Dies ist die einfachste und kostengünstigste Magnetisierungsmethode.

Eigenschaften:

Das Feld durchdringt die gesamte Dicke; die Feldlinien verlaufen von einer Endfläche zur anderen.

Einfachste Magnetisierungsvorrichtung – zwei parallele Platten genügen.

Ertrag >98%, da die Feldrichtung leicht zu kontrollieren ist.

Gute Oberflächenfeldhomogenität, geeignet für Szenarien, die eine gleichmäßige Anziehung erfordern.

Typische Anwendungsbereiche:Magnetkupplungen, Haltevorrichtungen, magnetische Türschlösser, einfache Sensoren. Werden in Motoren selten eingesetzt, da das axiale Magnetfeld den Luftspalt nicht effektiv überwinden kann, um die Rotorrotation anzutreiben.

Diametrale Magnetisierung (Querschnitt)

Das Magnetfeld verläuft entlang des Durchmessers des Ringmagneten, mit Nord auf der einen und Süd auf der gegenüberliegenden Seite. Hinweis: Dies ist bei Ringmagneten relativ selten und typischer für zylindrische/scheibenförmige Magnete.

Eigenschaften:

Das Feld verläuft quer durch den Querschnitt; die Feldlinien verlaufen von einer Seite des Rings zur gegenüberliegenden Seite.

Erfordert eine spezielle diametrale Magnetisierungsvorrichtung, die 3–5 Mal so teuer ist wie die axiale.

Bei Ringmagneten bietet die diametrale Magnetisierung eine geringere Feldausnutzung als die radiale Magnetisierung.

Diametrische Magnetisierung wird bei Ringmagneten selten eingesetzt. Benötigt Ihre Anwendung ein Magnetfeld quer zum Querschnitt, ist radiale Magnetisierung (Innendurchmesser zu Außendurchmesser) in der Regel die bessere Wahl. Diametrische Magnetisierung findet vorwiegend bei zylindrischen Magneten Anwendung.

Radiale Magnetisierung (Innendurchmesser zu Außendurchmesser)

Das Magnetfeld verläuft radial – vom Innendurchmesser (ID) zum Außendurchmesser (OD) oder vom OD zum ID. Dies ist die gebräuchlichste Magnetisierungsmethode für Ringmagnete in Motoranwendungen.

Eigenschaften:

Die Feldlinien treten aus der Bohrung aus, durchqueren den Luftspalt und erreichen die Außenfläche – und passen sich perfekt der magnetischen Kreisstruktur des Motors an.

Die radiale Magnetisierung bietet eine 15–20 % höhere magnetische Energieausnutzung als die axiale, da die Feldrichtung mit dem Luftspaltflussweg übereinstimmt.

Erfordert eine spezielle Magnetisierungsvorrichtung für die Verbindung von Innen- zu Außendurchmesser, bei der ein innerer Polkern in die Bohrung eingesetzt wird und eine äußere Polhülse den Außendurchmesser umschließt.

Die Magnetisierung ist schwieriger und kostspieliger als die axiale Magnetisierung (die Vorrichtungskomplexität ist 5–20-mal höher).

Typische Anwendungsbereiche:BLDC-Motoren, PMSM-Motoren, Servomotoren, Generatoren, Magnetkupplungen. Bei Fullzen Technology entfallen über 70 % der Motorenaufträge auf die Radialmagnetisierung.

Die vollständigen Spezifikationen und Kapazitätsinformationen zu radial magnetisierten Ringmagneten finden Sie in unserer [Website/Dokumentation].radial magnetisierte Ringmagnete für Motoranwendungen.

Mehrpolmagnetisierung (NS-Wechselmagnetisierung)

Die Nord- und Südpole wechseln sich entlang des Umfangs des Ringmagneten ab und bilden so mehrere Polpaare. Dies ist die Standardausführung für Präzisionsmotoren und Encoder.

Eigenschaften:

Die Stangen sind abwechselnd entlang des Umfangs angeordnet: NSNS..., von 2 Stangenpaaren (4 Stangen) bis zu 36 Stangenpaaren (72 Stangen).

Mehr Pole führen zu einer höheren Luftspaltfeldfrequenz, einem geringeren Drehmomentwelligkeit und einer höheren Encoderauflösung.

Für jede Polzahl ist eine spezielle Magnetisierungsvorrichtung erforderlich – mehr Pole bedeuten einen komplexeren Konstruktions- und Herstellungsprozess der Vorrichtung.

Kann als mehrpolige radiale Magnetisierung (ID-OD alternierend) oder mehrpolige axiale Magnetisierung (Endflächen alternierend) implementiert werden.

Typische Anwendungsbereiche:BLDC/PMSM-MotorrotorenMagnetische Encoder, Drehmomentmotoren, Direktantriebsmotoren. Bei Fullzen sind gängige Polzahlen für mehrpolige Ringmagnete 8/10/12/14/16/24/32/48/64/72.

Vergleich der Magnetisierungsmuster: Leistungskennzahlen

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Leistungsparameter zusammen, die Ingenieure beim Auswählen eines Magnetisierungsmusters für ihre Anwendung vergleichen müssen.

Parameter	Axial	Durchmesser	Radial (Einzelpol-Paar)	Mehrpoliger Radial
Feldrichtung	Dicke (N-Fläche→S-Fläche)	Querschnitt	ID → OD	Zirkumferentielle alternierende NS
Nutzung magnetischer Energie	Ausgangswert (100 %)	~80-85%	15–20 % höher als axial	Gleiches gilt für Radialverzerrungen, jedoch mit geringfügigen Mehrpolverlusten.
Komplexität der Vorrichtung	Niedrigste (parallele Platten)	Mittel (Durchmesserplatten)	Hoch (ID-OD Polkerne)	Höchste (Mehrpolkerne)
Einrichtungskosten	$	$$	$$-$$$	$$$-$$$$
Ertrag	>98%	>95%	>93%	>90 % (nimmt mit zunehmender Anzahl an Polen ab)
Typische Mastanzahl	1 Paar (2 Pole)	1 Paar (2 Pole)	1 Paar (2 Pole)	4–36 Paare (8–72 Pole)
Lieferzeit (inkl. Montage)	Standard	+3-5 Tage	+5-7 Tage	+7-14 Tage
Motoreignung	Niedrig	Niedrig (nicht geeignet für Ringe)	Hoch	Höchste
Eignung des Encoders	Nicht geeignet	Nicht geeignet	Niedrige Auflösung	Hohe Auflösung

 

Diese Daten belegen eine zentrale Tatsache: Obwohl die radiale Magnetisierung (einschließlich Mehrpolmagnetisierung) höhere Montagekosten und längere Lieferzeiten mit sich bringt, übertrifft sie in puncto magnetischer Energieausnutzung und Motorkompatibilität die axiale Magnetisierung deutlich. Aus diesem Grund entscheiden sich über 70 % der Motorenkunden von Fullzen für radiale oder Mehrpolmagnetisierung.

[Hinweis] Die angegebenen Kosten für Leuchten sind Richtwerte. Die tatsächlichen Kosten hängen vom Ringaußendurchmesser, der Wandstärke und der Polanzahl ab. Eine 8-polige Mehrfachleuchte für 30 mm Außendurchmesser kostet ca. 800–1.200 US-Dollar; eine 24-polige Leuchte für 60 mm Außendurchmesser kostet ca. 2.500–4.000 US-Dollar.

Motortyp → Magnetisierungsmuster: Die Entscheidungsmatrix

Diese Matrix ordnet die gängigsten Motorarchitekturen ihrem optimalen Magnetisierungsmuster zu, basierend auf unseren Produktionsdaten von Fullzen Technology.

Das bietet fast kein Mitbewerber – eine einfache Entscheidungsmatrix, der Sie direkt folgen können. Unterschiedliche Motorarchitekturen haben völlig unterschiedliche Anforderungen an den Magnetisierungsmodus; eine falsche Wahl reduziert nicht nur die Leistung – der Motor läuft schlichtweg nicht.

BLDC-Innenläufermotoren

Innenläufer-BLDC-Motoren:Stator außen, Rotor (Magnete) innen.

Empfohlener Magnetisierungsmodus:Radiale Magnetisierung mit mehreren Polen (Richtung ID-zu-OD, alternierend NS)

Typische Mastanzahlen:8/10/12/14 Pole (4–7 Polpaare)

Grund:Das Radialfeld durchquert den Luftspalt direkt und synchronisiert sich mit dem von den Statorwicklungen erzeugten Drehfeld. Höhere Polzahlen führen zu geringeren Drehmomentwelligkeiten.

Fullzen-Lieferanteil: Bei den Inrunner-BLDC-Kunden entscheiden sich 95 % für eine mehrpolige radiale Magnetisierung.

BLDC-Außenläufermotoren

Außenläufer-BLDC-Motoren:Rotor (Magnete) außen, Stator innen. Häufig bei Drohnen und langsam laufenden Direktantrieben.

Empfohlener Magnetisierungsmodus:Radiale Magnetisierung mit mehreren Polen (OD-ID-Richtung, alternierend NS – entgegengesetzt zu den Innenläufern)

Typische Mastanzahlen:12/14/16/24 Pole (6–12 Polpaare)

Grund:Die Magnete des Außenläufers umgeben den Stator; das Radialfeld verläuft von OD nach ID und ist wiederum mit dem Luftspaltflussweg ausgerichtet.

Hinweis: Die Anzahl der Pole ist in der Regel 2–4 Pole höher als bei den Innenläufern, da die Außenläufer einen größeren Durchmesser haben und mehr Pole aufnehmen können.

PMSM- und Servomotoren

Empfohlener Magnetisierungsmodus:Radiale Magnetisierung mit mehreren Polen (Halbach-Anordnungen können in High-End-Anwendungen eingesetzt werden)

Typische Mastanzahlen:8/10/12 Stangen

Halbach-Array:Eine spezielle Magnetisierungsanordnung, die das Feld auf der einen Seite verstärkt und auf der anderen Seite abschwächt. Geeignet für Servomotoren mit extrem hohen Anforderungen an die Drehmomentdichte.

Fullzen-Fähigkeit:Unterstützt Halbach-Array-Magnetisierung mit einem minimalen Außendurchmesser von 25 mm und einem maximalen Außendurchmesser von 120 mm.

Schrittmotoren

Empfohlener Magnetisierungsmodus:Radiale Magnetisierung mit mehreren Polen

Typische Mastanzahl:50 Zähne (100 Pole) sind Standard für den Aufbau von Hybrid-Schrittmotoren.

Notiz:Die Rotorstrukturen von Schrittmotoren sind recht speziell – typischerweise bestehen sie nicht aus einfachen Ringmagneten, sondern aus gezahnten Klauenpolen. Einige hochwertige Permanentmagnet-Schrittmotoren verwenden jedoch mehrpolige Ringmagnete.

Magnetische Encoder und Positionssensoren

Empfohlener Magnetisierungsmodus:Radiale Multipolmagnetisierung (oder gebundene NdFeB-Multipolringe)

Typische Mastanzahlen:32/64/128/256 Pole – die Polzahl bestimmt direkt die Encoderauflösung.

Materialauswahl:Bei Encoderringen mit hoher Polzahl wird typischerweise isotrop gebundenes NdFeB verwendet, da gebundene Materialien spritzgegossen und ohne Einschränkungen durch die Pressorientierung frei magnetisiert werden können.

Wichtigste Parameter:Winkelgenauigkeit zwischen den Polen <0,5°, Sinusreinheit der Magnetfeldwellenform >99%.

[Anmerkung] Die Anforderungen an die Präzision von Encoderringen sind deutlich höher als die an Motormagnete. Bei Fullzen werden Encoderringe auf einer separaten Fertigungslinie hergestellt, wobei die Polteilungstoleranz auf ±0,02 mm begrenzt ist.

Axialflussmotoren (Neue Anwendungen)

Empfohlener Magnetisierungsmodus:Axiale Magnetisierung oder mehrpolige axiale Magnetisierung

Erläuterung:Axialflussmotoren (Scheibenmotoren) weisen im Vergleich zu Radialflussmotoren eine andere Magnetfeldrichtung auf – das Magnetfeld verläuft axial durch den Luftspalt. Diese Motoren finden zunehmend Anwendung in Elektrofahrzeugen und Robotern.

Aktueller Status:Fullzen hat mit der Lieferung von axialen Mehrpol-Ringmagnetmustern für Kunden von Axialflussmotoren begonnen, mit einem Außendurchmesserbereich von 40–200 mm.

Auswahl der Mastanzahl: Wie viele Masten benötigen Sie tatsächlich?

Die Polzahl beeinflusst direkt die Drehmomentdichte, das Rastmoment und die Encoderauflösung – allerdings gibt es physikalische Grenzen, die auf dem Ringdurchmesser und der minimalen Polbogenbreite beruhen.

Mehr Pole in einem Mehrpolring sind nicht immer besser. Bei der Wahl der Polzahl müssen drei Faktoren gegeneinander abgewogen werden: Drehmomentdichte, Rastmoment und physikalische Grenzen.

Polzahl vs. Drehmomentdichte

Auswirkung einer Erhöhung der Polzahl auf die Drehmomentdichte:

4 Pole → 8 Pole: Die Drehmomentdichte erhöht sich um ca. 12–18 %

8 Pole → 16 Pole: Die Drehmomentdichte erhöht sich um etwa 8–12 %.

16 Pole → 24 Pole: Die Drehmomentdichte erhöht sich um etwa 5–8 %.

Oberhalb von 24 Polen: Die Verbesserung flacht ab; abnehmende Erträge setzen ein.

Das Muster ist eindeutig: Der größte Nutzen ergibt sich aus dem Upgrade von einer geringeren auf eine höhere Polzahl. 8 Pole sind deutlich besser als 4 Pole, aber 24 Pole sind nur geringfügig besser als 16 Pole.

Polzahl vs. Rastmoment

Das Rastmoment – ​​die Drehmomentwelligkeit im Leerlauf – verursacht direkt Vibrationen und Geräusche bei niedrigen Drehzahlen. Höhere Polzahlen reduzieren das Rastmoment.

4 Pole:Höchstes Rastmoment; geeignet für Anwendungen mit geringen Anforderungen an die Laufruhe.

8–12 Stangen:Das Rastmoment wird deutlich reduziert; deckt die meisten BLDC-Anwendungen ab.

16+ Stangen:Extrem niedriges Rastmoment; geeignet für Präzisionsservos und langsame Direktantriebe.

Der Einfluss der Polzahl auf das Rastmoment ist ausgeprägter als ihr Einfluss auf die Drehmomentdichte – weshalb viele Kunden bei der Optimierung der Motorlaufruhe eine Erhöhung der Polzahl bevorzugen.

Beschränkungen der maximalen Polanzahl

Die Anzahl der Masten kann nicht beliebig erhöht werden; es gelten drei physikalische Beschränkungen:

Minimale Polbogenbreite:Jeder Pol benötigt eine Bogenbreite von mindestens 3 mm (für gesintertes NdFeB). Unterhalb dieses Wertes wird die Magnetisierung ungleichmäßig und die Feldstärke instabil.

OD-Beschränkung:Polanzahl × Polbogenbreite ≤ π × Außendurchmesser. Beispielsweise hat ein Ring mit 30 mm Außendurchmesser einen Außenumfang von ≈94 mm, was maximal etwa 31 Pole ermöglicht – unter Berücksichtigung der Zwischenpolabstände liegt die praktische Grenze jedoch bei 20–24 Polen.

Präzision der Magnetisierungsvorrichtung:Höhere Mastanzahlen erfordern eine höhere Positioniergenauigkeit für jeden Mastkern in der Leuchte. Ab 24 Masten steigen die Leuchtenkosten stark an.

Bei Fullzen Technology empfehlen wir 8–16 Pole für Außendurchmesser unter 30 mm, 12–24 Pole für Außendurchmesser von 30–60 mm und 16–32 Pole für Außendurchmesser von 60–100 mm. Anwendungen mit mehr als 32 Polen erfordern eine individuelle Machbarkeitsprüfung.

[Hinweis] Die obere Polzahlgrenze wird auch von der Wandstärke beeinflusst. Dünnwandige Ringe (Wandstärke < 3 mm) weisen aufgrund erhöhter Streuflüsse zwischen den Polen niedrigere Polzahlgrenzen auf. Für detaillierte Berechnungen wenden Sie sich bitte an unser Ingenieurteam.

Magnetisierungsprozess: Was geschieht hinter den Kulissen?

Die Magnetisierung ist der letzte und unumkehrbarste Schritt bei der Herstellung von Ringmagneten – hier erfahren Sie, was in unserer Werkstatt passiert und wie sich das auf Ihren Zeitplan und Ihre Kosten auswirkt.

Konstruktion und Kosten der Magnetisierungsvorrichtung

Die Magnetisierungsvorrichtung ist die wichtigste Komponente im Magnetisierungsprozess. Unterschiedliche Magnetisierungsverfahren erfordern unterschiedliche Vorrichtungskonstruktionen:

Vorrichtung zur axialen Magnetisierung:Zwei parallele Kupferplatten – einfachste Konstruktion, geringste Kosten (100–300 US-Dollar). Gute universelle Einsetzbarkeit; die Leuchten können in verschiedenen Ausführungen derselben Größe verwendet werden.

Vorrichtung zur radialen Magnetisierung:Konstruktion aus innerem Polkern und äußerer Polhülse, die eine präzise Konzentrizität (<0,05 mm) erfordert. Kosten: 600–2000 US-Dollar (abhängig von der Größe).

Mehrpolige Magnetisierungsvorrichtung:Jeder Mast bildet einen unabhängigen Mastkern; mehr Masten bedeuten höhere Komplexität. 8-Mast-Leuchte: 800–1.200 $; 24-Mast-Leuchte: 2.500–4.000 $; 48+ Masten: 5.000–8.000+ $.

Die Anschaffungskosten für die Vorrichtungen stellen eine einmalige Investition dar. Wenn Ihre Bestellung eine fortlaufende Produktion mit der gleichen Polzahl erfordert, amortisieren sich die Kosten für die Vorrichtungen auf einen sehr niedrigen Stückpreis. In Pilotphasen empfehlen wir, mit einer geringeren Polzahl zu beginnen, um die Auslegung des Magnetkreises zu validieren.

Pulsmagnetisierungsparameter

Magnetisierung ist der Prozess, bei dem ein kurzzeitig starkes Magnetfeld genutzt wird, um alle magnetischen Domänen in die gewünschte Ausrichtung zu bringen. Wichtige Parameter:

Feldstärke:Um eine vollständige Magnetisierung zu erreichen, muss die intrinsische Koerzitivfeldstärke (Hcj) des Materials überschritten werden. N42 benötigt >955 kA/m; 42SH benötigt >1710 kA/m.

Impulsbreite:Typischerweise 0,5–5 ms, abhängig vom Magnetvolumen und -material.

Sättigungskriterium:Den Fluss nach der Magnetisierung messen; wenn die Abweichung vom Standardwert 3 % übersteigt, ist die Magnetisierung unzureichend und die Impulsenergie muss erhöht werden.

In der Magnetisierungswerkstatt von Fullzen Technology verwenden wir einen 5.000 V / 1.000.000 μF Impulsmagnetisierer, der in der Lage ist, Magnetisierungsanforderungen von N35 bis 50EH und von 2 bis 72 Polen zu erfüllen.

Magnetisierungsunterschiede zwischen gesinterten, geklebten und spritzgegossenen Ringen

Die Magnetisierungsprozesse unterscheiden sich deutlich zwischen den drei Materialarten:

Gesintertes NdFeB (anisotrop): Benötigt extrem starke gepulste Magnetfelder (>3 T) zur vollständigen Magnetisierung. Die Orientierungsrichtung wird während des Pressvorgangs festgelegt; die Magnetisierungsrichtung muss mit der Orientierungsrichtung übereinstimmen. Nach der Magnetisierung ist der Vorgang irreversibel.

Gebundenes NdFeB (isotrop): Keine bevorzugte Orientierungsrichtung; kann in jede Richtung magnetisiert werden. Benötigt eine geringere Magnetfeldstärke (>1,5 T); durch Multipolmagnetisierung lassen sich leicht komplexe Muster erzeugen. Das maximale Energieprodukt ist jedoch 30–40 % niedriger als bei gesintertem NdFeB.

Spritzgegossenes NdFeB (isotrop): Geringste magnetische Leistung (BHmax ≈ 5–10 MGOe), kann jedoch in komplexe Formen spritzgegossen und anschließend magnetisiert werden. Geeignet für unregelmäßige Formen und ultradünne Mehrpolringe.

Die Wahl des Materials für Ihren Magnetisierungsring hängt davon ab, ob für Ihre Anwendung die magnetische Leistung oder die Komplexität des Magnetisierungsmusters Priorität hat. Für hohe Leistung empfiehlt sich Sintermetall, für komplexe Muster Bonded-Metall.

Qualitätsprüfung nach der Magnetisierung

Jeder magnetisierte Ring muss vor dem Versand geprüft werden – hier sind die drei Standardmethoden, die wir bei Fullzen Technology anwenden, und was mit jeder dieser Methoden überprüft wird.

Helmholtz-Spulenmessung (Gesamtfluss)

Die Helmholtz-Spule misst den gesamten magnetischen Fluss des Magneten – die grundlegendste Methode zur Überprüfung der vollständigen Magnetisierung.

Prinzip:Platzieren Sie den Magneten innerhalb der Helmholtz-Spule, messen Sie die induzierte Spannung und berechnen Sie den Gesamtfluss.

Zweck:Prüfen Sie, ob die Magnetisierung die Sättigung erreicht hat und ob die Flusswerte innerhalb der Toleranz liegen (typischerweise ±5%).

Einschränkung:Kann nur den Gesamtfluss messen; kann nicht feststellen, ob die Feldverteilung gleichmäßig ist oder ob eine Symmetrie zwischen den Polen besteht.

Jeder Fullzen-Magnet muss vor dem Versand einen Helmholtz-Spulentest bestehen – dies ist der erste Schritt in unserem standardmäßigen Qualitätskontrollprozess.

Hall-Sonden-Abtastung (Feldverteilung)

Die Hall-Sonden-Abtastung misst die Magnetfeldverteilung über die Magnetoberfläche – besonders wichtig bei Mehrpolringen.

Prinzip:Eine Hall-Sonde rotiert und tastet die Magnetoberfläche ab, wobei sie die Feldstärke an jeder Winkelposition aufzeichnet.

Zweck:Überprüfen Sie die Symmetrie zwischen den Polen, die Feldwellenform (Reinheit der Sinus-/Rechteckwellen) und die Pol-Pitch-Konsistenz in Multipolringen.

Wichtigste Kennzahl:Die Feldabweichung zwischen benachbarten Polen sollte ±3% nicht überschreiten; bei Encoderringen ist eine Abweichung von ±1% erforderlich.

Kunden von Encodern benötigen üblicherweise Hall-Sonden-Scanberichte. Bei Fullzen ist dies ein Standard-Qualitätskontrollpunkt für Encoderringe.

Eisenpulvermethode (Schnelle Sichtprüfung)

Die Eisenpulvermethode ist die intuitivste qualitative Prüfmethode – das auf die Magnetoberfläche gestreute Eisenpulver richtet sich entlang der Feldlinien aus und gibt so direkt Aufschluss über die Feldverteilung.

Zweck:Schnelle Überprüfung, ob die Magnetisierungsrichtung korrekt ist, die Polzahl stimmt und keine offensichtlichen Magnetisierungsfehler vorliegen.

Einschränkung:Nur qualitativ; liefert keine numerischen Werte. Die Genauigkeit liegt weit unter der von Hall-Sonden-Scans.

Das Eisenpulververfahren wird typischerweise für die Erstmusterprüfung und die schnelle Sortierung in der Produktionslinie eingesetzt – es eignet sich nicht für die Warenausgangskontrolle, ist aber hervorragend für die Wareneingangskontrolle und die schnelle Bestätigung nach der Magnetisierung geeignet.

Häufig gestellte Fragen

F: Kann ein Ringmagnet nach der ersten Magnetisierung in eine andere Richtung ummagnetisiert werden?

A: Nein. Bei gesinterten NdFeB-Ringmagneten wird die magnetische Ausrichtung während des Pressvorgangs festgelegt. Einmal magnetisiert, ist eine erneute Magnetisierung in eine andere Richtung nicht möglich, da die magnetischen Domänen bereits ausgerichtet sind. Wenn Sie die Magnetisierungsrichtung ändern müssen, müssen Sie neue Magnete mit der korrekten, vor dem Pressvorgang festgelegten Ausrichtung bestellen. Bei Fullzen Technology bestätigen wir die Magnetisierungsrichtung bereits in der Zeichnungsprüfung, um dieses Problem zu vermeiden.

F: Wie viele Pole kann ein Ringmagnet mit 30 mm Außendurchmesser tragen?

A: Ein Ringmagnet mit 30 mm Außendurchmesser kann typischerweise bis zu 16–20 Pole aufnehmen, abhängig von der Wandstärke und der minimalen Polbogenbreite. Bei einem minimalen Polbogen von 3 mm sind maximal ca. 31 Pole möglich. Praktische Einschränkungen – wie die Präzision der Magnetisierungsvorrichtung, die Wandstärke und die Streuung des magnetischen Flusses zwischen den Polen – begrenzen die meisten Ausführungen jedoch auf 16–20 Pole. Wir empfehlen Ihnen, die gewünschte Polzahl vor der Bestellung der Vorrichtungen mit unserem Entwicklungsteam abzuklären.

F: Warum ist die radiale Magnetisierung teurer als die axiale?

A: Für die radiale Magnetisierung ist eine spezielle Vorrichtung erforderlich, die ein starkes radiales Magnetfeld von der Innen- zur Außendurchmesserrichtung erzeugt. Deren Konstruktion und Fertigung ist deutlich komplexer als die einer einfachen axialen Plattenvorrichtung. Radiale Vorrichtungen kosten in der Regel 5- bis 20-mal so viel wie axiale Vorrichtungen (600 bis über 6.000 US-Dollar, abhängig von Ringgröße und Polzahl). Zudem weist die radiale Magnetisierung aufgrund der höheren Anforderungen an die Feldstärke und der erforderlichen Ausrichtungsgenauigkeit eine geringere Ausbeute auf (typischerweise 90–95 % gegenüber über 98 % bei axialer Magnetisierung).

F: Welches Magnetisierungsmuster eignet sich am besten für BLDC-Motoren?

A: Bei den meisten BLDC-Motoren ist die mehrpolige Radialmagnetisierung Standard. Innenläufer-BLDC-Motoren verwenden typischerweise 8–14 Pole, Außenläufermotoren 12–24 Pole. Die radiale Feldrichtung (Innen- zu Außendurchmesser) verläuft parallel zum Luftspaltfluss und ermöglicht so eine 15–20 % höhere Ausnutzung als die axiale Magnetisierung. Bei Fullzen Technology spezifizieren über 70 % unserer Kundenbestellungen für Motoren die mehrpolige Radialmagnetisierung.

F: Was ist die maximale Betriebstemperatur für mehrpolige Ringmagnete?

A: Mehrpolige Ringmagnete unterliegen denselben Temperaturgrenzen wie Standard-Ringmagnete – die Güteklassen N35–N45 sind bis 80 °C einsetzbar, SH-Güten bis 150 °C und UH-Güten bis 180 °C. Allerdings besteht bei höheren Temperaturen ein erhöhtes Risiko der Entmagnetisierung, da die dünnen Polabschnitte einen geringeren Selbstentmagnetisierungswiderstand aufweisen. Für Motoranwendungen über 120 °C empfehlen wir die Verwendung der Güteklassen 38SH oder 40UH anstelle der Standard-Güteklasse N42.