Co jsou neodymové magnety a proč jsou tak silné?

Neodymové magnety jsou v současnosti nejsilnější permanentní magnety na světě. Vyráběné jsou ze směsi neodymu, železa a boru (NdFeB) metodou sintrování. Přitahují feromagnetické materiály s překvapivou silou i v malých rozměrech. Najdete je v elektronice, audio technice, elektromotorech, doma, v kanceláři, v autech i v mnoha dalších zařízeních. Jsou velmi silné, zároveň docela křehké a náchylné ke korozi, proto mívají ochranný povrch. Velkou sílu magnetizace zajišťují unikátní vlastnosti. Zjistěte o nich více a k čemu se vám mohou hodit.

Z čeho jsou neodymové magnety

Výrobci připravují neodymové magnety ze směsi neodymu (Nd), železa (Fe) a boru (B). Tyto prvky tvoří sloučeninu Nd₂Fe₁₄B, která má mimořádně silné magnetické vlastnosti. Nejde však o slitinu, ale o sintrovaný materiál.

Technici nejprve rozemelou suroviny na jemný prášek, smíchají je a následně lisují do tvaru budoucích magnetů. Lisovaný polotovar poté spečou při vysoké teplotě – tak vznikne pevný kompaktní kus.

Nakonec na něj působí velmi silným magnetickým polem magnetizérů, čímž magnety zmagnetují. Pro zvýšení odolnosti proti korozi nanášejí na magnet ochranný povlak, většinou niklový, někdy i trojvrstvý Ni–Cu–Ni nebo další povrchové úpravy magnetů, a to zpravidla ještě před magnetizací.

Tip: Podívejte se na povrchové úpravy magnetů do interiéru a voděodolné úpravy magnetů.

Jak neodymové magnety fungují a čím se liší od ostatních

Neodymové magnety patří mezi permanentní magnety, což znamená, že si po zmagnetování trvale uchovávají magnetické pole. Fungují na základě uspořádání elektronů v jejich krystalické mřížce – to zajišťuje silné magnetické momenty a vysokou koercitivní sílu, takže se samovolně „neodmagnetují“.

Ve srovnání s jinými druhy magnetů, například feritovými nebo AlNiCo magnety, jsou výrazně silnější. Při stejné velikosti dokážou udržet několikanásobně těžší předmět. Díky tomu se často používají tam, kde je potřeba co nejvyšší síla na co nejmenším prostoru.

„Neodymy“, jak se neodymovým magnetům také někdy říká, však mají i své nevýhody:

Křehkost magnetů – poměrně snadno se poškodí nárazem nebo tlakem.
Náchylnost ke korozi – bez povrchové úpravy by postupně korodovaly.
Odolnost magnetů na teplo – při vysokých teplotách může jejich síla slábnout nebo úplně zmizet.

Díky čemu jsou neodymové magnety tak silné?

Neodymové magnety jsou nejsilnější především díky tomu, že obsahují vzácné prvky neodym (Nd) a železo (Fe) v kombinaci se stopovým množstvím bóru (B), čímž vzniká sloučenina Nd₂Fe₁₄B – látka s extrémně silnými magnetickými vlastnostmi.

Důvody jejich mimořádné síly:

Vysoká magnetická anizotropie – znamená, že atomy „chtějí“ být zmagnetované jedním konkrétním směrem. Díky tomu jsou magnetické momenty silně seřazené, a magnet odolává samovolné demagnetizaci.
Velké množství zmagnetovatelných atomů na daný objem – sloučenina Nd₂Fe₁₄B umožňuje velmi těsné uspořádání magnetických momentů na malém prostoru, takže výsledné magnetické pole je extrémně silné.
Vysoká remanence a koercitivita – remanence určuje, jak silné pole magnet vyzařuje i bez působení vnějšího magnetu. Koercitivita udává, jak těžké je magnet „odmagnetovat“. Neodymové magnety mají v obou těchto ohledech nadprůměrné hodnoty.

Stručně řečeno: chemické složení, vnitřní struktura a hustota magnetických momentů dělají z neodymových magnetů nejsilnější permanentní magnety, jaké lze běžně vyrobit.

U neodymových magnetů (typicky třída N35 až N52) se běžně uvádějí tyto klíčové hodnoty:

1. Remanence (Br) – zbytková magnetická indukce

📌 1,17–1,48 T (tesla)
To je výrazně více než u feritových magnetů (cca 0,2–0,4 T) nebo AlNiCo magnetů (cca 0,6–1,2 T).

2. Koercitivní síla (Hc) – odpor proti demagnetizaci

📌 800–1 200 kA/m (kiloampér na metr)
To znamená, že ke změně směru magnetizace je potřeba velmi silné vnější pole. Obyčejné okolní vlivy je nezvládnou odmagnetovat.

3. Maximální energetický součin (BH)max – celková „magnetická energie“

📌 200–440 kJ/m³
To je asi 10× více než u feritových magnetů (20–40 kJ/m³). Čím vyšší BHmax, tím více energie má magnet k dispozici pro působení navenek.

Díky těmto hodnotám se neodymové magnety označují jako nejvýkonnější komerčně dostupné permanentní magnety. Kombinují malý objem s velmi silným magnetickým polem.

Proč jsou neodymové magnety křehké a náchylné ke korozi?

Ačkoli mají neodymové magnety extrémně silné magnetické vlastnosti, mají také své slabiny – a to doslova. Hlavními nevýhodami jsou křehkost a citlivost na korozi.

Křehkost je daná samotným složením a způsobem výroby. Magnety vznikají slisováním jemného prášku a následným sintrováním (spékáním) při vysoké teplotě. Tento proces sice vytvoří pevný materiál s vysokou hustotou, ale bez kovové tažnosti. Magnety tak mohou prasknout nebo se roztříštit při nárazu či silném tlaku. I když navenek vypadají jako kovové, ve skutečnosti se strukturou podobají spíš porcelánu. Neodymové magnety se běžně nedají vrtat či řezat.

Koroze je způsobená především obsahem železa a neodymu, které snadno reagují s vlhkostí. Bez ochrany by magnety rychle oxidovaly, což vede ke ztrátě síly i mechanické integrity. Proto výrobci většinu neodymových magnetů opatřují ochranným povrchem – obvykle niklováním, případně zinkem. Pořídit si můžete i magnety s teflonem (PTFE), epoxidovou vrstvou, pryží nebo poplastované magnety.

Neodymové magnety je nutné chránit před nárazy a vlhkostí. I malý otřes může způsobit jejich poškození.

Kde mají neodymové magnety využití

Neodymové silné magnety najdete všude okolo – doma, v práci, autě, v zařízeních, elektronice, hračkách i ve výrobních technologiích.

Domácnost a neodymové magnety

Neodymové magnety najdete v každodenním provozu domova:

Magnetické lišty na nože, nářadí, klíče, pro zavěšení věcí pod policí.
Upevnění skrytých dvířek u vany nebo v nábytku.
Dekorace a závěsy – uchycení záclon, obrázků i světelných řetězů.

Hobby a kutilství – upevňování, třídění sbírek, magnetické zavírání zásuvek, modelářství.

Školství – NdFeB magnety pro výuku

Využití při výuce fyziky nebo jako pomůcky:

Demonstrace magnetického pole ve spojení s feromagnetickými materiály a senzorovou fólií pro detekci magnetické pole.
Jednoduché experimenty – na zjišťování magnetických pólů, magnetická indukce, odpor v kovových trubkách a podobně.
Tvorba učebních pomůcek, magnetické abecedy, mapy, magnetická tabule.

Kancelářské magnety

V kancelářském prostředí pomáhají s organizací a prezentací:

Přichycení poznámek na magnetické tabule nebo prezentační panely.
Upevnění letáků a štítků v regálech, na dveřích nebo nástěnkách.
Kancelářské organizéry pro uchycení drobných kovových předmětů.

Výroba, průmysl a silné magnety

Neodymové magnety jsou běžné ve výrobních provozech:

Manipulační technika – magnetické upínače, podavače, separátory.
Automatizace a robotika – přesné polohování a přichycení komponent.
Senzory a měření – Hallovy snímače a sondy, indukční snímače, přesné dorazy.
Lineární motory a krokové pohony například v CNC strojích.
Magnetické separátory sypkých látek, kapalin a hmot.

Automotive – stovky magnetů v každém moderním autě

V automobilovém průmyslu jsou magnety nepostradatelné pro:

Elektromotory – stěrače, okna, ventilátory, světla, nápravy, pohon hybridních a elektrických aut.
ABS a ESP systémy – Hallovy senzory k detekci otáček.
Reproduktory a mikrofony – v infotainmentu a handsfree.
Zavírací systémy a senzory polohy – pro víko kufru, parkovací senzory.

Zdravotnictví, kde magnety pomáhají

Použití v diagnostice i přístrojové technice:

Magnetické rezonance (MRI) – využití silných magnetických polí, mnohdy supravodivých magnetů, ale některé komponenty obsahují i NdFeB.
Zubní technika – v protézách a retenčních systémech.
Ortopedie – v některých typech ortéz či fixačních zařízení.

Kosmický výzkum, letectví a využití pro silné magnety

Neodymové magnety fungují i v extrémních podmínkách:

Aktuátory a senzory – přesné řízení a měření v mikrogravitaci.
Stínění a orientace – ve spojení s magnetometry pro navigaci a stabilizaci družic.
Speciální uchycovací systémy bez mechanického opotřebení.

To je jen malý výčet, kde všude lidé neodymové magnety využívají.

Čím to, že jsou neodymové magnety tak výjimečné?

Neodymové magnety patří mezi nejsilnější permanentní magnety na světě. Vynikají vysokou magnetickou energií, kompaktními rozměry a širokou škálou využití – od domácnosti přes školství a průmysl až po kosmický výzkum. Jejich hlavní nevýhodou je křehkost a náchylnost ke korozi, kterou výrobci řeší vhodnou povrchovou úpravou.

Při správné manipulaci a skladování mohou spolehlivě sloužit mnoho let. Hledáte-li silný magnet pro technické řešení svého projektu nebo třeba jen na zábavný pokus, neodymový magnet bude ideální volbou.

Jen pozor: silné magnety nepatří do rukou dětem!

Časté otázky a odpovědi – FAQ:

Z čeho jsou vyrobené neodymové magnety?

Z práškové směsi neodymu, železa a bóru, kterou výrobci při výrobě lisují a spékají do tvaru magnetů.

Proč jsou neodymové magnety tak silné?

Mají vysokou remanenci a koercitivitu, tedy schopnost udržet silné magnetické pole i při malých rozměrech.

Jsou neodymové magnety křehké?

Ano. Jsou tvrdé a lámavé, takže mohou při nárazu prasknout nebo se roztříštit. Proto je ve výrobě opatřují ochranným povrchem.

Co chrání neodymové magnety před korozí?

Používají se ochranné vrstvy niklu, zinku, epoxidové pryskyřice nebo jiných materiálů, které zabrání kontaktu s vlhkostí. Voděodolné magnety mají povrchovou úpravu pryží, teflonem nebo plastem.