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Alnico-Mythen

Wolfgang Damm von AmberPickups über AlNiCo-Magnete in historischen Humbucker- und P-90 Pickups

Wolfgang Damm (Bild: Wolfgang Damm)

Über die Verwendung von AlNiCo-Magneten in historischen P-90- und Humbucker-Pickups existieren viele Mythen und Geschichten, die hier und da zu Fehlinterpretationen geführt haben. Deshalb möchte ich an dieser Stelle ein paar Erkenntnisse veröffentlichen, die im Laufe der vergangenen Jahre erarbeitet und gesammelt wurden, und die hoffentlich dazu beitragen werden, die Verwendung dieser Magnete in den historischen Tonabnehmern besser zu verstehen und einordnen zu können.

Zunächst ein paar technische Daten: Die Magnete, um die es geht, sind sogenannte Blockmagnete, so wie sie seit 1946 für das P-90 Modell und seit ca. 1956/1957, auch für den Humbucker eingesetzt wurden. Sowohl für den P-90 als auch für den Humbucker verwendete Gibson nämlich den gleichen Blockmagnet. Dieser bestand aus einer Legierung aus Aluminium, Nickel, Kobalt und Eisen, dem sogenannten Al-NiCo, und hatte die Abmessungen 21/2″ x 1/2″ x 1/8″.

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Das sind in Millimeter umgerechnet 63,5 x 12,7 x 3,175 mm. Ab Mitte 1961 wurden dann Magnete verwendet, die mit 59 mm etwas kürzer waren als die älteren aus den 50er-Jahren.

Die Pickup-Modelle, in denen die untersuchten Blockmagnete verbaut wurden und heute noch werden: P.A.F.-Typ Humbucker und P-90 als Soapbar-Version.


Der in München lebende Physiker und Gitarrist Roland Kastl hatte mich schon vor einigen Jahren darüber informiert, dass er umfangreiche Untersuchungen an einer größeren Zahl von datierten Gibson-Magneten aus den 50er- und 60er-Jahren durchgeführt hat. Die Datierungen ergaben sich aus den Baujahren der Gitarren, die zufällig ausgewählt waren. D. h. es wurden nicht nur die Magnete eines Instrumenten-Typs untersucht, sondern Magnete von unterschiedlichen Gitarrenmodellen.

Die längeren Blockmagnete, die Roland Kastl untersuchte, stammten aus P-90 Pickups und PAFs und umfassten die Jahre 1956 bis 1960. Dieses Zeitfenster konnte ich durch eigene Messungen noch erweitern, sodass die untersuchten Magnete den Zeitraum zwischen 1952 und 1960 abdecken.

Betrachtet wurden magnetische Eigenschaften sowie messbare Auswirkungen auf die elektrischen Pickup-Parameter im Vergleich mit Referenzmustern heutiger AlNiCo-Typen der Legierungen AlNiCo II, III, IV und V.

Bei den älteren, langen Magneten war das Ergebnis in zweifacher Hinsicht verblüffend: Zum einen verhielten sich sämtliche Originalmagnete untereinander gleich, zum anderen gab es keine Übereinstimmung mit AlNiCo II, III oder V, wohl aber eine deutliche Ähnlichkeit zu den heutigen AlNiCo-IV-Mustern.

Auch die umfangreichen Klangtests, die ich mit meiner Pickup-Testgitarre durchführte, deuteten in die gleiche Richtung wie Roland Kastls Messungen: Bei den A/B-Vergleichen konnten die alten Magnete weder einer Vergleichsgruppe mit AlNiCo II noch AlNiCo V zugeordnet werden.

Obwohl mir natürlich klar ist, dass Klangtests – eigentlich das wichtigste Kriterium – immer sehr subjektiv und momentabhängig sind und nicht als objektives Kriterium bestehen können.

Alle Untersuchungsergebnisse passten nicht so recht zu der gängigen Meinung, Gibson habe in dem untersuchten Zeitraum in der Regel Al-NiCo V Magnete verbaut, aber auch andere Legierungen, wie z. B. AlNiCo II und III, wenn Al-NiCo V gerade nicht verfügbar war. Diese Aussage hat Gewicht, denn kein geringerer als Seth Lover, der in den 50er-Jahren als Ingenieur für Gibson arbeitete und den Humbucker entwickelte, hat in einem Interview über diese angebliche Einkaufspolitik von Gibson berichtet. (Quelle: „The Gibson“, International Music Publications, Oct. 1996, S. 50)

So sind die Magnete in den Pickups verbaut: Der P-90 ist immer mit zwei Magneten ausgestattet, die beide mit ihren Südpolen gegeneinander am Polschuh anliegen. Der Humbucker wird nur mit einem Magnet gebaut. Der Südpol liegt am Polschuh an, durch den die Polschrauben geführt werden und der Nordpol liegt an den Polstiften (Slugs) an.


Es lag nahe, eine von Messungen und Klangtests gestützte, aber von der gängigen Meinung abweichende These zu formulieren, dass Gibson in den Jahren zwischen 1952 und 1960 mindestens überwiegend, wenn nicht ausschließlich eine AlNiCo-IV-Legierung für die P-90- und Humbucker -Magnete verwendet hat und diese These durch weiterführende Untersuchungen überprüfen zu lassen.

Es folgten verschiedene Materialanalysen und Laboruntersuchungen (Permagraph, Funkenerosionsspektroskopie, Massenspektroskopie, Röntgenfluoreszenzanalyse), durch die Roland Kastls Einschätzung bestätigt und die genauen chemischen Zusammensetzungen der Magnete bestimmt werden konnten. Und tatsächlich handelte es sich bei allen langen Magneten aus dem untersuchten Zeitraum ausnahmslos um eine heute nicht mehr produzierte Variante von AlNiCo IV.

Auch bei den kürzeren Magneten aus den frühen 60er-Jahren wurde anfangs noch diese spezielle AlNiCo-IV-Legierung festgestellt. Allerdings taucht jetzt auch Al-NiCo II auf. In den darauf folgenden 60er-Jahren wurde neben AlNiCo II zunehmend auch AlNiCo V nachgewiesen.

Originalmagnete aus den 50er-Jahren: Man kann gut die raue Oberflächenstruktur erkennen. Bei manchen Magneten ist eine der beiden Stirnseiten abgeschrägt. Das ist gut zu erkennen beim ES-175-Magnet und beim ES-330-Pickup. In den frühen Jahren wurde nur eine Polfläche plan geschliffen.

Nämlich die Seite, die am Polschuh in der Mitte des P-90-Pickups anliegt. Bei diesen Magneten ist jeweils eine Polfläche rau und eine geschliffen. Heute werden mindestens die beiden langen Polflächen plan geschliffen, meist alle Flächen des Magneten, um eine bessere Passgenauigkeit mit geringeren Toleranzen zu erhalten.

Das Planschleifen nur einer Polfläche wurde mindestens bis 1953 praktiziert, während spätestens seit 1957, als diese Magnete auch für Humbucker verwendet wurden, beide Polflächen geschliffen wurden. Normalerweise fehlt auch bei den einseitig geschliffenen Magneten die Filzstift-Markierung für den Nordpol, was spätestens seit dem Planschleifen beider Polflächen zur Notwendigkeit wurde.


AlNiCo III, aus scheinbar historischer Bedeutung in den letzten Jahren in Mode gekommen, konnte weder bei den älteren Magneten der 50er-Jahre noch bei den kürzeren Magneten der 60er-Jahre nachgewiesen werden. Übrigens: AlNiCo III ist gar keine echte AlNiCo-, sondern eine AlNi-Legierung, denn sie kommt ganz ohne Kobalt aus und ist nicht nur schwächer als die AlNiCo-Legierungen IV und V, sondern auch schwächer als AlNiCo II.

In Zusammenarbeit mit der Entwicklungsabteilung eines namhaften Magnetherstellers mündeten die Ergebnisse der Laboranalysen und die Messungen von Roland Kastl – nach einigen Optimierungszyklen und spezieller Wärmebehandlung bei der Magnetherstellung – in der „alten“, originalen AlNiCo-IV-Legierung, genau so, wie sie in den 50er- und Anfang der 60er-Jahre von Gibson für ihre P-90- und Humbucker-Modelle verwendet wurde.

Diese speziellen AlNiCo-IV-Magnete kommen heute exklusiv in ausgewählten Amber-Humbuckern und P-90-Pickups zum Einsatz.

Magnete aus AlNiCo II, IV und V aus heutiger Produktion. Diese Magnete dienten u. a. als Referenzmuster bei der Vermessung der elektrischen Eigenschaften der Magnete.


Nachsatz

Neben den umfangreichen Analysen gibt es noch andere Hinweise darauf, dass Gibson in der Zeit von Mitte bis Ende der 50er-Jahre und auch in den frühen 60er-Jahren überwiegend, wenn nicht ausschließlich AlNiCo-IV-Magnete verwendet hat. Tom Holmes erzählt in einem Interview mit dem Magazin ToneQuest Report, dass er beim Magnethersteller Thomas & Skinner alte Gibson Einkaufslisten aus den 50er-Jahren einsehen konnte, die belegen, dass Gibson damals AlNiCo-IV Blockmagnete bestellt hat.

Auch A.R. Duchossoir schreibt bereits 1981 in seinem Buch „Gibson Electrics“ über die Einführung des P-90 im Jahr 1946: „This new pickup had two flat rectangular Alnico (II or IV) type magnets … “ Diese Information ist besonders interessant, weil Duchoisser Zugang zu Material-Listen hatte und viele Interviews mit Gibson-Mitarbeitern führen konnte – und das zu einer Zeit (Ende der 70er-Jahre) als noch viele Zeitzeugen und Archivmaterial zur Verfügung standen.

Auch die Aussage von Seth Lover, Gibson habe in erster Linie AlNiCo-V-Magnete verwendet, aber auch andere Legierungen, wenn AlNiCo V nicht zur Verfügung stand, lässt sich vielleicht verstehen und besser einordnen, wenn man den historischen Kontext betrachtet. Seth Lover hat Gibson im Jahr 1967 verlassen und es wäre naheliegend, wenn sich seine Aussage auf seine letzten Jahre als Gibson-Mitarbeiter bezieht, denn für die Mitte der 60er-Jahre sind die Legierungen Al-NiCo II und V belegt – so würde die Aussage von Seth Lover Sinn ergeben.

Übrigens: Wir werden als nächstes den Zeitraum vor 1952 untersuchen, denn wir halten es für möglich, dass die P-90-Magnete der frühen Jahre (1946 bis 1951) zunächst aus einer AlNiCo-II-Legierung bestanden, bevor auf AlNiCo IV gewechselt wurde.

(Bild: Wolfgang Damm)

Mit diesem Pickup wurden die Magnet-Klangtests in der weißen Les-Paul-Testgitarre durchgeführt. Die vier Messingschrauben, die die Spulen halten, haben ein Strat-Gummi als leicht federndes Distanzstück, sodass die Spulen zwar Richtung Grundplatte gezogen werden, aber genügend Flexibilität bleibt, um den Magnet in Sekundenschnelle herausziehen und einen anderen Magnet wieder hineinschieben zu können.


Klangeigenschaften

Ein mit AlNiCo IV bestückter Pickup klingt voll, hat einen leicht nasalen Charakter und besitzt kräftige Höhen, die nie hart oder aufdringlich sind. AlNiCo IV ist definierter als AlNiCo V und dynamischer als AlNiCo II.

Der mit AlNiCo II bestückte Pickup ist ausgeglichen, etwas nasal, mit klaren, aber nicht aggressiven Höhen, dynamisch etwas träger als AlNiCo IV oder AlNiCo V. Wenn bei AlNiCo V das volle magnetische Potenzial ausgeschöpft wird, klingt ein Pickup mit dieser Bestückung laut, wenig nasal und hart in den Höhen.

Vorteil ist die Dynamik im Overdrive-Modus. Man kann den Charakter des Al-NiCo-V-Magneten durch gezielte Manipulation so trimmen, dass der Klang des so bestückten Pickups „akustischer“ wird, seine Aggressivität verliert und in die Richtung der AlNiCo-IV-Klangeigenschaften geht.

(Bild: Wolfgang Damm)

Der Holzblock, der den Pickup hält, wird ebenfalls in Sekundenschnelle über die Rückseite der Gitarre gewechselt, sodass gute A/B-Vergleichstests durchgeführt werden können.

(erschienen in Gitarre & Bass 12/2018)

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Kommentare zu diesem Artikel

  1. Eine aus Gibson-historischer Sicht sehr interessante Sache – danke für den Aufwand und die Resultate im Hinblick auf “was-wurde-wann-verwendet”. Damit können diejenigen, die ein historisch-korrektes Instrument haben/spielen wollen, ein weiteres Kriterium mit berücksichtigen.

    Mehr aus praktischer Sich: was ich mir noch nicht klar ist:
    waren alle der untersuchten Magnete von gleicher Stärke? Hatten also die Alnico II, IV und V alle das GLEICHE Magnetfeld?
    – Wenn ja, würde mich die physikalische Erklärung interessieren, warum die Saite und Pickup-Spule im gleichen Magnetfeld etwas unterschiedliches liefern.
    – Wenn nein, dann vergleicht man hier ja eigentlich Äpfel mit Birnen – denn dass ein Pickup mit anderem Magnetfeld anders klingt, verwundert nicht, Dann liegt es aber NICHT am Magnetmaterial, sondern an der Stärke des Magneten.

    Richtig ist schon: die Magnetstärke wird vom Material beeinflusst sein, und insofern kann sich etwas ändern, wenn ich einen Magneten gegen einen andern mit gleichen Abmessungen aber aus anderem Material austausche (mal ganz abgesehen von sicher vorhandenen Streuungen auch bei gleichem Material). Aus meiner Sicht liegt der Klangunterschied dann aber am Magnetfeld-Unterschied. Dass Alinco II einen anderen intrinsischen Sound liefen soll als Alnico IV, und das wieder einen anderen als Alnico V – das erschliesst sich mir nicht. Ich lasse mich aber sehr gerne belehren!

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    1. Im Prinzip recht simpel:
      Unterschiedliche Legierungen = unterschiedliches Wirbelstromverhalten = unterschiedliche Bedämpfung(en) der Frequenzen = unterschiedliche EQs.
      Um die “kleine Elektrotechnik” bzgl. Wechselstromgestze zu bemühen 😉

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      1. Danke, Daniel – das kann in der Tat etwas ausmachen und ich hatte das nicht so überlegt. Die Leitfähigkeiten der Materialien sind tatsächlich unterschiedlich (wohl höher bei Alnico V). Das könnte dann mit den (mässig klaren) Aussagen oben zusammenpassen.

        Andererseits hab ich jetzt nochmal etwas recherchiert – siehe z.B. hier:
        https://gitec-forum.de/wp/wp-content/uploads/2017/08/pde-4-4-1-alnico.pdf
        oder hier:
        https://gitec-forum.de/wp/wp-content/uploads/2017/12/z35e_alnico-magnets.pdf
        (vor allem auch den “In summary”-Abschnitt auf der vorletzten Seite)

        Das ist keine einfache Kost, aber wenn man die tiefgründig wissenschaftlichen Abschnitte querliest und sich auf die Schlussfolgerungen konzentriert, geht es doch – zumindest ist all dies direkt auf Gitarren-Pickups zugeschnitten.

        Jedenfalls bin ich nun noch mehr der Meinung, dass der Alnico per se keinen besonderen “Sound” in einem Pickup ergibt. Die von Dir erwähnte Resonanz (die ja den Sound prägt) hängt von allem Möglichen ab, aber am geringsten vom Magnetmaterial an sich. Magnetstärke und geometrische Konfiguration des ganzen Pickups spielen die weitaus grössere Rolle.
        Das bedeutet, dass mir die Tatsache, dass Alnico II, IV oder V für einen Pickup verwendet wird, erst mal gar nichts über den Klang sagt. Für das “Tuning” von bereits vorhandenen Pickups bleibt die Schwierigkeit, dass ich ja zunächst gar nicht weiss, welche Magnete genau (es gibt ja bei den Alnicos wohl auch innerhalb von II, IV und V nochmal weitere Untergruppen) verbaut sind.
        Und dann ist es ganz praktisch do einfach so, dass sich an anderer Stelle viel einfacher etwas für den Klang tun lässt als durch Austausch der Magnete, der noch dazu einen direkten A/B-vergleich sehr schwer macht.

        Aber wie schon geschrieben, so oder so: eine interessante Arbeit von Wolfgang Damm und Roland Kastl – vielen Dank auch für die historischen Einblicke.

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      2. Dem stimme ich grundsätzlich zu, es ist aber (leider) etwas komplizierter. Also: Der Magnet erzeugt über die Polschuhe (polepieces) ein Magnetfeld im Raum. Dieses ist am stärksten direkt über dem Polschuh und wird mit zunehmendem Abstand schnell schwächer. Wird ein magnetisches Material, z.B. eine Gitarrensaite (Stahl) in das Magnetfeld gebracht, so ändert sich dieses sowohl in seiner Stärke wie in seiner räumlichen Struktur. Schwingt die Saite, so ändert sich das Feld im Rhythmus der Schwingung. Diese Feldänderung erzeugt in der um den Polschuh gewickelten Spule eine elektrische Spannung mit der gleichen Freqenz, die verstärkt und über den Lautsprecher zum Ton wird. Das ist die eigentliche Klangerzeugung. Der so erzeugte Klang wird sowohl durch den Polschuh als auch durch den Magneten beeinflusst: Erstens erzeugen die Magnetfeldänderungen auch in dem Polschuh durch Induktion eine Spannung, die hier zu sog. Wirbelströmen führt (vergl. Induktionsherd). Diese erzeugen selber wieder ein Magnetfeld, das aber seiner Ursache entgegen wirkt, d.h. die primäre Magnetfeldänderung wird geschwächt, es kommt zu einer Dämpfung des Signals. Dieser Effekt ist vor allem abhängig vom Material der Polschuhe. Zweitens kommt es durch die Magnetfeldänderungen zu Ummagnetisierungseffekten sowohl in den Polschuhen wie auch in dem Magneten, was wiederum zu einer Abschwächung des Feldes und so zu einer weiteren Dämpfung führt. Da beide Effekte obendrein stark Freqenz- und Materialabhängig sind beeinflussen sie den Klang des erzeugten Tones. Der Einfluss des Magnetmaterials dürfte m.E. im Wesentlichen durch die Ummagnetisierung begründet sein.

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        1. Hi Ulf,
          danke für diese Ausführungen – total interessant! Ich komme damit insgesamt dann nach wie vor zu dem Schluss, dass so klar vom Magnetmaterial nicht auf den Sound zu schliessen ist – wenn es überhaupt einen Zusammenhang gibt, dann wird der leicht durch die grossen Schwankungen auch innerhalb der jeweiligen Magnetklasse überdeckt. Damit ist es offenbar nicht wirklich möglich, durch unterschiedlichen Alnico-Materialien zielgerichtet Sound-Änderungen anzuvisieren – zumal diese – wenn sie sich überhaupt ergeben – auch noch sehr klein ausfallen. Anderswo ist man also in doppelter Hinsicht effektiver, wenn man die Gitarre tunen möchte.

          Nochmal danke für allen Input – mir ist hier einiges klarer geworden.

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