DE4111346A1 - Automatic measurement yoke for magnetic material or part, esp. permanent magnet - has axially movable upper and lower poles with electric motor and spindle transmission for moving upper pole, transmission adjustment depending on lower pole position - Google Patents

Abstract

The automatic measurement yoke for magnetic materials has axially movable upper (3) and lower (2) poles in a weakly magnetic frame (1). The lower pole has a collar (8) which supports it w.r.t. the underside of the frame. THe upper pole can be moved by a motor (7) via a spindle transmission (6,7a) and the position of the blower pole is detected by a sensor. The transmission is adjusted according to the sensor signal until the upper pole contacts the surface of the magnet without play and without pressure. USE/ADVANTAGE - Especially for measuring magnetic hysteresis curves of permanent magnets. Enables automatic movement of poles without damaging measurement pole or test object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnet-Joch für die Messung von magnetischen Werten an magnetischen Werkstoffen oder Teilen - besonders für die Messung von magnetischen Hysterese-Kurven, von Dauermagneten.The invention relates to an electromagnet yoke for the Measurement of magnetic values on magnetic materials or parts - especially for the measurement of magnetic Hysteresis curves, of permanent magnets.

Für diese Messungen wird das zu messende Teil zwischen die Pole eines Elektromagneten gespannt und dem Magnetfeld dieses Elektromagneten ausgesetzt. Von Null ausgehend wird das Erregerfeld zunächst in positiver Richtung bis zu einem Maxi­ mum gesteigert, dann wieder auf Null und bis zu einem nega­ tiven Maximum gefahren und so fort. Dabei durchläuft der Prüfling eine vollständige Hysterese kurve, welche die Ab­ hängigkeit der magnetischen Flußdichte B von der erregenden Feldstärke H beschreibt.For these measurements, the part to be measured is placed between the Poles of an electromagnet stretched and the magnetic field this Exposed to electromagnets. Starting from zero Excitation field initially in a positive direction up to a maxi mum increased, then back to zero and down to a nega tive maximum and so on. The runs through DUT a complete hysteresis curve, which the Ab dependence of the magnetic flux density B on the exciting Field strength H describes.

Bekannte Magnet-Meßjoche dieser Art besitzen einen Rahmen aus Weicheisen, in dem ein Unterpol fest und ein Oberpol beweg­ lich angeordnet sind. Der Oberpol wird durch ein mechanisches Getriebe betätigt. Um beide Pole sind stromdurchflossene Feld­ spulen angeordnet.Known magnetic measuring yokes of this type have a frame Soft iron in which a lower pole is fixed and an upper pole is moving are arranged. The upper pole is a mechanical Gear operated. Current-carrying fields are around both poles coils arranged.

Bei hohen Feldstärken im Luftspalt zwischen den Polen treten erhebliche Anziehungskräfte auf, die z. B. bei Flußdichten von 2 Tesla über 1000 kg liegen können. Das unvermeidliche Spiel im mechanischen Getriebe des Oberpoles kann ein Zusam­ menpressen des Prüflings zwischen den Polen und damit eine Beschädigung desselben oder der Pole bewirken, zumal die mei­ sten Dauermagnetwerkstoffe spröde und die Pole des Meßjoches mechanisch weich sind. Deshalb ist bei bekannten Meßjochen eine Feststellvorrichtung für den beweglichen Pol vorgesehen z. B. eine von Hand zu betätigende Klemm-Vorrichtung. Dabei ist eine besondere Sorgfalt des Bedienenden erforderlich.If the field strengths are high, step between the poles in the air gap considerable attraction, z. B. at flux densities of 2 Tesla can be over 1000 kg. The inevitable Play in the mechanical transmission of the upper pole can get together presses of the test specimen between the poles and thus one Damage to the same or the poles, especially since the mei Most permanent magnet materials are brittle and the poles of the measuring yoke  are mechanically soft. That is why known measuring yokes a locking device for the movable pole is provided e.g. B. a manually operated clamping device. It is special care of the operator is required.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil und beschreibt eine automatische einstellbare Zustellung des beweglichen Poles, bei der eine Beschädigung des Prüflings oder der Meßpole ver­ mieden wird.The invention avoids this disadvantage and describes one automatic adjustable feed of the movable pole, ver damage to the test object or the measuring poles is avoided.

Ein Magnet-Meßjoch nach der Erfindung ist dadurch gekennzeich­ net, daß auch der Gegenpol beweglich gelagert ist und beim Zu­ fahren der Pole nachgibt, so daß ein Signal für das Getriebe des Oberpoles erzeugt wird. Dieses Signal bewirkt ein soforti­ ges Anhalten des Getriebes und eine Rückstellung, bis der Un­ terpol in seine Endstellung zurückgekehrt und das Spiel aus dem Getriebe herausgenommen ist. Damit wird ein unzulässiger Druck auf den Prüfling oder auf die Meßpole verhindert.A magnetic measuring yoke according to the invention is characterized net that the opposite pole is movably mounted and when closed drive the pole gives way, so that a signal for the transmission of the upper pole is generated. This signal causes an immediate stop the transmission and reset until the Un terpol returned to its end position and the game ended the gear is removed. This makes an inadmissible Pressure on the test object or on the measuring poles prevented.

Ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Meßjoches ist in Fig. 1 dargestellt. Darin sind:An example of a measuring yoke according to the invention is shown in FIG. 1. In it are:

1 ein Rahmen aus Weicheisen als Rückschluß für den Magnetfluß,
2 der Unterpol und
3 der Oberpol, zwischen denen die zu messende Magnetprobe 4 eingespannt ist,
5 die vom Erregerstrom durchflossenen Feldspulen.
Der Oberpol 3 ist mittels einer Spindel 6, die von einem Elektromotor 7 mit Getriebe 7a bewegt wird, in der Höhe verstellbar und gleitet mit geringem Luftspalt in einer Öffnung des Rahmens 1. Der Unterpol 2 besitzt einen Kragen 8, der durch die Federn 9 gegen den unteren Teil des Rahmens 1 gedrückt wird.
10 ist ein relativ zu dem Rahmen 1 feststehender Sensor, der die einsetzende Bewegung a des Unterpoles 2 mißt oder meldet und über die Leitung 11 und die Regelschaltung 12 den Motor 7 zunächst anhält und dann die Spindel 6 rückwärts laufen läßt, bis der Kragen 8 des Unterpoles 2 wieder an dem unteren Teil des Rahmens 1 anliegt. In dieser Stellung ist der Unterpol 2 gegen die anziehende Kraft des Magnetfeldes im Luftspalt gesichert. Gleichzeitig ist durch die Aufwärtsbewegung der Spindel 6 das Spiel aus ihrem Gewinde herausgenommen, so daß auch der Oberpol 3 gegen die anziehende Kraft des Magnetfeldes im Luftspalt festgesetzt ist und auf den im Luftspalt befindlichen Magneten 4 kein Druck ausgeübt werden kann. 1 a frame made of soft iron as a conclusion for the magnetic flux,
2 the lower pole and
3 the upper pole, between which the magnetic sample 4 to be measured is clamped,
5 the field coils through which the excitation current flows.
The upper pole 3 is adjustable in height by means of a spindle 6 , which is moved by an electric motor 7 with a gear 7 a, and slides in an opening of the frame 1 with a small air gap. The lower pole 2 has a collar 8 which is pressed by the springs 9 against the lower part of the frame 1 .
10 is a relative to the frame 1 fixed sensor, which measures or reports the onset of movement a of the lower pole 2 and stops the motor 7 via the line 11 and the control circuit 12 and then allows the spindle 6 to run backwards until the collar 8 of the Unterpoles 2 again against the lower part of the frame 1 . In this position, the lower pole 2 is secured against the attractive force of the magnetic field in the air gap. At the same time, the play is removed from its thread by the upward movement of the spindle 6 , so that the upper pole 3 is fixed against the attractive force of the magnetic field in the air gap and no pressure can be exerted on the magnets 4 located in the air gap.

Der Sensor 10 kann mechanischer, elektrischer oder optischer Art sein, z. B. ein Kontakt-Paar, ein elektromagnetischer Nä­ herungsschalter oder eine Lichtschranke sein.The sensor 10 can be mechanical, electrical or optical, e.g. B. a contact pair, an electromagnetic proximity switch or a light barrier.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Meßjoches wird zunächst der Luftspalt mit dem Motor 7 geöffnet und dann der zu messen­ de Magnet mit Meßspulen für die Flußdichte B und die Feldstärke H im Luftspalt eingelegt. Mit dem Motor 7 wird dann der Ober­ pol heruntergefahren, bis er auf den Magneten 4 drückt und den Unterpol 2 gegen die Federn 9 bewegt. Über den Sensor 10 wird der Motor angehalten und mit der entsprechend programmier­ ten Regelschaltung zurückgefahren.When using the measuring yoke according to the invention, the air gap is first opened with the motor 7 and then the magnet to be measured is inserted with measuring coils for the flux density B and the field strength H in the air gap. With the motor 7 , the upper pole is then shut down until it presses on the magnet 4 and the lower pole 2 moves against the springs 9 . The motor is stopped via the sensor 10 and moved back with the correspondingly programmed control circuit.

Statt mit einem Sensor kann ein Signal für das Nachstellen des Oberpoles auch aus der Stromaufnahme des Motors gewonnen werden. Wenn der Oberpol herunterfährt und gegen den zu messenden Magneten stößt, werden die Federn 9 gespannt und der Motor­ strom steigt an. Damit wird der Drehsinn des Motors umgeschal­ tet und das Getriebe wird mit geringem Drehmoment des Mo­ tors verstellt, bis das Gewicht des Oberpoles zum Tragen kommt und das Drehmoment plötzlich ansteigt. Dieser Anstieg löst das Anhalten des Motors aus, so daß der Oberpol in dieser Lage fixiert ist. Die Messung einer Hysteresekurve bei hohen Feld­ stärken kann dann beginnen, ohne daß ein unzulässiger Druck auf den Magneten ausgeübt wird.Instead of using a sensor, a signal for adjusting the upper pole can also be obtained from the current consumption of the motor. When the upper pole moves down and strikes the magnet to be measured, the springs 9 are tensioned and the motor current increases. This changes the direction of rotation of the motor and the transmission is adjusted with low torque of the motor until the weight of the upper pole comes into play and the torque suddenly increases. This increase triggers the motor to stop, so that the upper pole is fixed in this position. The measurement of a hysteresis curve at high field strengths can then begin without exerting undue pressure on the magnet.

Claims (9)

1. Automatisches Meßjoch für magnetische Werkstoffe, mit einem Ober­ pol und einem Unterpol in einem Weicheisen-Rahmen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Pole axial beweglich sind.1. Automatic measuring yoke for magnetic materials, with an upper pole and a lower pole in a soft iron frame, characterized in that both poles are axially movable. 2. Meßjoch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterpol einen Kragen besitzt, der ihn gegen die Unterseite des Rahmens abstützt.2. measuring yoke according to claim 1, characterized in that the The lower pole has a collar that presses it against the underside of the Frame supports. 3. Meßjoch nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberpol durch einen Motor über ein Spindel-Getriebe be­ wegt werden kann.3. measuring yoke according to claim 1 and 2, characterized in that the upper pole by a motor via a spindle gear can be moved. 4. Meßjoch nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Unterpoles durch einen Sensor ermittelt wird.4. measuring yoke according to claim 1 to 3, characterized in that the position of the lower pole is determined by a sensor. 5. Meßjoch nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem Signal des Sensors das Getriebe solange nach­ gestellt wird, bis der Oberpol spielfrei und ohne Druck die Oberfläche des Magneten berührt.5. measuring yoke according to claim 1 to 4, characterized in that according to the signal from the sensor, the gearbox continues to run until the upper pole is free of play and without pressure Touched the surface of the magnet. 6. Meßjoch nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mechanischer, elektrischer oder optischer Art ist.6. measuring yoke according to claim 1 to 5, characterized in that the sensor is mechanical, electrical or optical. 7. Meßjoch nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterpol mit Federn gegen die Unterseite des Rahmens gehal­ ten wird.7. measuring yoke according to claim 1 to 6, characterized in that the lower pole with springs against the underside of the frame will. 8. Meßjoch nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal für das Nachstellen des Oberpoles aus der Strom- Aufnahme des Motors gewonnen wird.8. measuring yoke according to claim 1 to 3, characterized in that the signal for the adjustment of the upper pole from the current Recording the engine is won. 9. Verwendung eines Meßjoches nach Anspruch 1 bis 8 bei der Mes­ sung der Hysteresekurven von Dauermagneten.9. Use of a measuring yoke according to claim 1 to 8 in the measurement solution of the hysteresis curves of permanent magnets.