DE19640379A1

DE19640379A1 - Verfahren und Anordnung zur Qualitätssicherung von Dauermagneten

Info

Publication number: DE19640379A1
Application number: DE1996140379
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dr Boergermann; Thomas Schilling; Wilhelm Dr Fernengel; Joachim Dr Gerlach
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: DE19640379C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Qualitätssicherung von Dauermagneten. In der Dauermagnetfer tigung wird anhand von Stichproben die magnetische Qualität durch Bestimmung der Polarisation (sogenannte gescherte Rema nenz J_r) und der Gegenfeldstabilität beurteilt.

Dabei werden die zu prüfenden Dauermagnete nach erfolgter Ma gnetisierung manuell in einer Helmholtz-Spule vermessen. Un ter einer Helmholtz-Spule versteht man eine solche Spule, die bei Stromdurchfluß das Erdfeld durch ihr Gegenfeld kompen siert. Für die Bestimmung der Gegenfeldstabilität wird an ei nem räumlich getrennten Magnetisierplatz ein Feld entgegen der ursprünglichen Magnetisierrichtung angelegt und anschlie ßend die Abweichung des neuen Helmholtz-Meßwertes zumeist mehrstufig bestimmt. Zum Abschluß der Meßreihe an einer Probe wird diese weitgehend entmagnetisiert, in dem ein ausreichend großes Gegenfeld angelegt wird, oder die Probe wird thermisch entmagnetisiert. Speziell bei großvolumigen Dauermagneten be steht hier wegen der manuellen Handhabung eine erhebliche Verletzungsgefahr.

Für einen hohen Teiledurchsatz und für eine intensive Quali tätskontrolle ist oben genannte Verfahrensweise ungeeignet, da sie sehr zeit- und arbeitsaufwendig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein neues Verfahren zur Qualitätssicherung von Dauermagneten zu ent wickeln, das einen hohen Teiledurchsatz garantiert und das in der Produktionsstätte vor Ort durchgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit folgenden Schritten gelöst:

a) Die zu prüfenden Dauermagnete werden auf einen Probenhal ter fixiert und in eine Magnetisierungsspule, die parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung der zu prüfenden Dauerma gnete angeordnet ist und die von einer Helmholtz-Spule um geben ist, eingebracht,
b) die Dauermagnete werden in der Magnetisierungsspule ge dreht und dabei die Winkelposition der Dauermagnete er faßt,
c) bei einer Anfangswinkelposition wird der zu prüfende Dau ermagnet mit einem ersten Magnetisierungsimpuls beauf schlagt,
d) nach Abklingen des ersten Magnetisierungsimpulses wird ein erstes in der Helmholtz-Spule induziertes Spannungssignal gemessen,
e) bei einer Endwinkelposition wird der zu prüfende Dauer magnet mit einem zweiten Magnetisierungsimpuls, der bezüg lich der Vorzugsrichtung des Magneten antiparallel zum er sten Magnetisierungsimpuls gerichtet ist, beaufschlagt,
f) nach Abklingen des zweiten Magnetisierungsimpulses wird ein zweites in der Helmholtz-Spule induziertes Spannungs signal gemessen und
g) die Schritte d) bis f) werden unter Variation der Größe des zweiten Magnetisierungsimpulses iteriert und aufgrund bekannter physikalischer Gesetze die Remanenz der Dauerma gnete ermittelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch ein bezüg lich dem Stand der Technik wesentlich schnelleres und siche res Messen der Proben aus. Insbesondere ist dadurch ein sehr hoher Teiledurchsatz und eine wesentlich verbesserte Quali tätskontrolle möglich.

Zweckmäßigerweise wird nach Beendigung der Messung der letzte Magnetisierungsimpuls so eingestellt, daß der Dauermagnet na hezu entmagnetisiert wird und die Restpolarisation des zu prüfenden Dauermagneten ermittelt werden kann.

Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit werden in einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Schritte d) bis g) iteriert und/oder die aus Probenhalter, Magnetisierungsspule und Helm holtz-Spule bestehende Meßanordnung mit einer Abschirmkammer versehen. Durch die mehrfache Mittelung des Helmholtz-Signals über mehrere Umdrehungen ist eine statistische Reduzierung der Meßunsicherheit möglich. Durch die Abschirmung gegen nie derfrequente äußere Störfelder erhöht sich ebenfalls die Meßgenauigkeit.

Die erfindungsgemäße Meßanordnung zur Durchführung des Ver fahrens besteht aus einem Probenhalter, mit dem die zu prü fenden Dauermagnete fixierbar sind, einer Magnetisierungs spule, in die der Probenhalter einbringbar ist und senkrecht zur magnetischen Vorzugsrichtung der zu prüfenden Dauerma gnete drehbar gelagert ist, einem Winkelsensor, mit dem die Winkelposition der Dauermagnete in der Magnetisierungsspule erfaßbar ist, einer Helmholtz-Spule, die die Magnetisie rungsspule umgibt, sowie einer Meß- und Auswerteeinrichtung.

Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Ab schirmkammer angeordnet sein, die zumindest die Helmholtz- Spule und die darin befindliche Magnetisierungsspule umgibt und gegen Störfelder abschirmt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschau licht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Figur be schrieben. Die Figur zeigt dabei in schematischer Darstellung eine Ansicht der Meßanordnung.

Nach der Zeichnung besteht die Meßanordnung aus einem Proben halter 1, auf den ein zu prüfender Dauermagnet 2 aufgebracht ist. Dieser Probenhalter 1 ist in eine Magnetisierungsspule 3 eingebracht, wobei der Probenhalter 1 in dieser Magnetisie rungsspule 3 senkrecht zur magnetischen Vorzugsrichtung des zu prüfenden Dauermagneten 2 drehbar gelagert ist.

Der Probenhalter 1 ist auf einer Welle 8 angeordnet, die von einem Motor 9 angetrieben wird. An der Welle 8 befindet sich ein Winkelsensor 4, mit dem die Winkelposition des Probenhal ters 1 und damit des Dauermagneten 2 in der Magnetisierungs spule 3 erfaßt wird. Um die Magnetisierungsspule 3 ist eine Helmholtz-Spule 5 angeordnet. Die Helmholtz-Spalte 5 ist wie derum von einer Abschirmkammer 7 umgeben.

Der Winkelsensor 4, die Magnetisierungsspule 3 und die Helm holtz-Spule 5 sind mit einer Meß- und Auswerteeinrichtung 6 verbunden.

Bei einer Anfangswinkelposition 0 wird der zu prüfende Dauer magnet 2 mit einem ersten Magnetisierungsimpuls beaufschlagt. Nach Abklingen dieses ersten Magnetisierungsimpulses wird ein erstes in der Helmholtz-Spule 5 induziertes Spannungssignal gemessen und von der Meß- und Auswerteeinrichtung 6 erfaßt.

Anschließend wird der Dauermagnet 2 auf die Endwinkelposition π gedreht. Die Endwinkelposition π ist bezüglich der Anfangs winkelposition um 180° gedreht. Dort wird der zu prüfende Dauermagnet 2 mit einem zweiten Magnetisierungsimpuls wählba rer Stärke beaufschlagt, der dem ersten Magnetisierungsimpuls entgegengesetzt gleich ist. Nach Abklingen dieses zweiten Magnetisierungsimpulses wird ein zweites in der Helmholtz- Spule 5 induziertes Spannungssignal gemessen.

Anschließend werden unter Variation der Größe der ersten und zweiten Magnetisierungsimpulse die Messungen wiederholt und aufgrund bekannter physikalischer Gesetze wird dadurch direkt die Polarisation, d. h. die sogenannte gescherte Remanenz, des zu prüfenden Dauermagneten 2 in der Meß- und Auswerteein richtung 6 ermittelt. Als Meß- und Auswerteeinrichtung ist ein mit einem entsprechenden Algorithmus ausgestatteter Rech ner vorgesehen.

Nach Beendigung des Verfahrens, das zur Erhöhung der Meßge nauigkeit iteriert wird, wird der letzte Magnetisierungsim puls so eingestellt, daß der Dauermagnet 2 nahezu entmagneti siert wird und so mit Hilfe der Meß- und Auswerteeinrichtung 6 die Restpolarisation des Dauermagneten 2 ermittelt.

Bezugszeichenliste

1

Probenhalter

2

Dauermagnet

3

Magnetisierungsspule

4

Winkelsensor

5

Helmholtz-Spule

6

Meß- und Auswerteeinrichtung

7

Abschirmkammer

8

Welle

9

Motor

Claims

1. Verfahren zur Qualitätssicherung von Dauermagneten mit fol genden Schritten:

a) Die zu prüfenden Dauermagnete werden auf einen Probenhal ter fixiert und in eine Magnetisierungsspule, die parallel zur magnetischen Vorzugsrichtung zu prüfenden Dauermagnete angeordnet ist und die von einer Helmholtz-Spule umgeben ist, eingebracht,
b) die Dauermagnete werden in der Magnetisierungsspule ge dreht und dabei die Winkelposition der Dauermagnete er faßt,
c) bei einer Anfangswinkelposition wird der zu prüfende Dau ermagnet mit einem ersten Magnetisierungsimpuls beauf schlagt,
d) nach Abklingen des ersten Magnetisierungsimpulses wird ein erstes in der Helmholtz-Spule induziertes Spannungssignal gemessen,
e) bei einer Endwinkelposition wird der zu prüfende Dauerma gnet mit einem zweiten Magnetisierungsimpuls, der bezüg lich der Vorzugsrichtung des Magneten antiparallel zum er sten Magnetisierungsimpuls gerichtet ist, beaufschlagt,
f) nach Abklingen des zweiten Magnetisierungsimpulses wird ein zweites in der Helmholtz-Spule induziertes Spannungs signal gemessen,
g) die Schritte d) bis f) werden unter Variation der Größe des zweiten Magnetisierungsimpulses iteriert und aufgrund bekannter physikalischer Gesetze wird die Remanenz der Dauermagnete ermittelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Magnetisierungsimpuls so eingestellt wird, daß der zu prüfende Dauermagnet nahezu entmagnetisiert wird und die Restpolarisation des zu prüfenden Dauermagneten ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte d) bis g) zur Erhöhung der Meßgenauigkeit iteriert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Probenhalter, Magnetisierungsspule und Helmholtz-Spule beste henden Meßanordnung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit mit einer Abschirmkammer versehen wird.

5. Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Probenhalter (1), mit dem die zu prüfen den Dauermagnete (2) fixierbar sind, einer Magnetisie rungsspule (3), in die der Probenhalter (1) eindringbar ist und senkrecht zur magnetischen Vorzugsrichtung der zu prüfen den Dauermagnete (2) drehbar gelagert ist, einem Winkelsensor (4), mit dem die Winkelposition der Dauermagnete (2) in der Magnetisierungsspule (3) erfaßbar ist, einer Helmholtz-Spule (5), die die Magnetisierungsspule (3) umgibt, sowie einer Meß- und Auswerteeinrichtung (6).

6. Meßanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Helmholtz-Spule (5) und die darin befindliche Magnetisie rungsspule (3) von einer Abschirmkammer (7) umgeben sind.