AT524528A1 - Dynamischer Rotational Single Sheet Tester - Google Patents

Abstract

Bei herkömmlichen Vorrichtungen eines so genannten Rotational Single Sheet Testers (RSST) zur Messung von Ummagnetisierungsverlusten weichmagnetischer Materialien unter rotierender Magnetisierung besteht die Magnetisierungseinrichtung aus relativ dicken kristallinen Magnetblechen, die bei höherer Magnetisierungs­ dynamik wegen hohen Wirbelströmen versagen. Insbesondere für höhere Magnetisierungsfrequenz sieht das Patent eine aus dünnen amorphen Magnetbändern gefertigte Einrichtung vor. Vorzugsweise handelt es sich sowohl bei den Polstücken (2) als auch bei den Jochstücken (6) um Magnetband-Wickel, die aus unzerschnittenen dünnen Bändern gefertigt sind.

Description

Patentschrif

Dynamischer Rotation Single Sheet Tester

international — and auch Im deutschen Sprachraum — bezeichnet man als Rotatlenal

Single Shöet Tester (RSSTy Mess-Systeme die zur Bestimmung. von Ummacnetisierungsverlusten Weichmaägnetischer Materialien unter retierender Aaggnetisierung ‚Benen:; Untersücht werden quadratische, runde culer sc ‚Chseckige Praben, Sie werden

arch‘ sine: Maägnefisierungselnrichtung magnetisiert die meist 208 einem

Rückschlassioch (Hack Yoökebund wier — oder zB. such sechs Palsticken besteht. Uhlicherweise werden beide Komponenten aus relativ dicken, Aristalinen Maägneiblechen gefertigt Die Verluste werden meist. nach Eiektromagnetischem Grundprimsip durch” Einsatz zweier Induktionsmesswicklungen. und. zweier Tangenttalfeidmessspufen bestimmt, Weltweit gibt es Dutzende verschieden ausgeführter RSSTS, die meist mit großem

Aufwand aus vielen Einzelteilen als Unikate aufgebaut sind (s, Chareterisation of

Soft Adast Materials Under Rotational Mannetisation, CR Press, AH 83

zoin sind sie zur Mäagnetisierung mit chnlscher Prequens von 30 Hx oder 50 Hz ausgeführt, wie für große Transformatoren, Generatoren und Motoren üblich. Aywenchungen für höheres Frequenzen sind nur eingeschränkt möglich, da in der MagneGskerungseinrichtung starke, Wirbelströme. auftreten, die durch Abfalf der

Pernneabileit seine Funktiogsfähigkeit verringern, Andererseits aber führt vor allem

die“ zunehigende Bedeutung der Elektro-Maobilitit zu Maschinen, bei denen zumindest im Kurzzeitbetrich relatl hohe Frequenzen bis zu etwa = 10 kHz aufireten. Auch, elektronische Steuerungen können zu kurzzeitigen dynamischen Magneusierungsspitzen. (führen, welche hohe Harmonische der NiRgtoÖisierungs-

Gründifrequenz bewirken,

ie schös. a prior. gesteigerten Ummegnetisierungsverhiste £ der Rotstions-

maynetisterung (RAD erfahren durch. die. oben genannien Asgekte gesien

X.

A BETT

Oynanuk starke RMeigerüngen (von der CGrößenördmumng Pos TO WET

‚&. hinaef zu 100

yon größer irdüstrießer Bedeutung sind, Für routinemäßige Messungen

Ü 5 SEE

entsprechender Verluste Z stehen zunächst keine geelaneten RSST-Versionen zur Verfügung, Gegenstand des hier vorliegenden Patentes jet die Angabe emes HEUSTÜGSE KONZentes Mu wel wesentlichen Zielsetzungen: {1} Steigerung der DVYORREK, entsprechend „Anwegdbarkeit für Messungen ins Kiloherteberejch, Gb

xx

Außwase herstellbar sind.

Nach lem Öbigen, ist. os das Hauptziel der Erfindang, eine Vorrichtung abzugeben,

welche lie Verluste vorm unter RM stehenden Proben Wweichmnaenetischer Lamimaie

für Mapneiisterüngsmuster haber Dynamik ermöglicht, Erändimesuemaäßi celinet

dies dadurch, dass zur Magnetisterung quadratischer bzw. sechseckiger Proben vier bzw, sechs aus amörphem Muchetband gefertigte Palstücke und entsprechend viele amorphe Jochstücke eingesetzt sind,

Eine herkömmliche Mägnetisierungseinrichtung besteht aus SiFe-Blechen von

üblicherweise ca. 200 um Dicke, Verbesserte Rigenschaften Isssen sich erzielen,

indem: kormoariehtlerte Bleche zur Anwenden kommen. welche mit reduzierter

Dicke gefertigt werden, Worst sich Reduktionen von. Wirbelstrometfektean erochen.

DO AM

SEN

Aus technologischen Gründen legt die Dicke aber kaum unter 200 am, womit sich die dynamischen Eigenschaften nur sehr eingsschränkt verbessern

Kründuggsgemäß wird, eine schr entscheidende Verbessenume- erzielt. indem arberphe Oder nanokristalline Bänder Zum Einsatz kammen, deren Dicke um eine voll Größenondnung anf typischerweise 20 um Dis 30 um reduziert ist, Die damit 8

erzielte. Reduktion von Wirbelstratneffekten wurd zusisslich durch den Limstand

verstärkt, "dass die Bänder darch ihre Struktur deutlich erhöhten spezifischen Widerstand. aufweisen, Somit ergeben sich letztlich effektive Anwendungen Zumindest int unteren Kilohertzhereich, während jene der SiF’e-Bleche auf technische Freguenzen ünsb, SO Hz oder 60 Hz) beschränkt sind.

Aus SiFeBlechen bestehende Aaenetislerüne

gseinrichtungen werden herkömnm-

Hoher

Ci aus Dlech-Stapeln auammengesetzt. die jeweils aus einer Vielzahl von

AuCmander. „parallel. ‚geschichteten. Blechstreifen. bestehen. Funktionell geschen

besteht die Forderung, dass der Querschnitt der MaynetisierungseMrichten ae in all aenen Külberzichen ein Vielfaches des Prabengquerschnitts der Gr Ößenorduung san

300 an ausmacht. Für eine gesanıte Einrichtung fallt damit üblicherweise eine

nordnang von zumindest tausend Blechzuschnitten an,

Im Falle dümer Bänder ergibt sich a prior das Problem nach aufßeeı ligerer Fertigung des Aystoms aus Vielen Tausenden von Zuschnitten, Ciestergert Wird das Problem Aurch die irpischerweise. starke Sprödigkeit der Bünder, die eyakte

Auschnitte erschwert, Erfindengsgemäß wird dem begegnet, Iimlem die

- praktisch mmbegrenyt - viele L

gen des Magnetbandes qawwickelt eiuf Einfache, wenig aufsändige, rasche und Jetztlich auch drädse Per gung resultiert Caraus, dass em Wickel aus einem durchschenden, nicht zerschnättenen Band besticht, Der Kart kann als mechanisch unterstützende Konipenerte erhalten seit, der auch ettfsene sein, Als Beismebergibt eine 500-fache Unmwicklung durch 204m diekes Band einen Wickel von muagesanıt 1000 x 20 ums 20 am Dicke.

Eründungsuumäß sind zur Magnetisierngp einer Prabe als Polstäcke-vier Wickel

im quadratischen Fall und sechs im besasonslen Fall eingssert, Die entsprechenden Jachstücke ergeben sich im =» in Weiteren behandelten + einfachsten Fall ans eier entsprechend längeren. Wickeln, welche die peripheren Polstückenden miteinander so

verbinden, dass für jeden Angenblick der rotierenden Magnetisierun ne geschEm

DC Kreise maznetischen Flusses zur Verfügung stehen, Zur AMinindsierung mnagnetischer Übergangswiderstände sind die Verbindungen überlappend ausseführt,

In prinziplelt bekannter, Welse erfolgt die magnetische Erregung dürch auf die

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ED

Ta fetlie hrachte sier aufeeb

yachte Mazneiisierungsspulen, Zur Reduktion der Magnetisierungs leistungen erfolgt die Erregung der Probe VOrZEUSSs WEISE nicht über Lufspalte, sonder mi Überlappung zweischen Folstück und Probenrand, Der dam

auftretenden Mer Kleinerune der 1 aomewanen Aesszüne der Pro be ist erfindung

begepnef indem vorzugsweise a prior hohe Probenabmessung BET ANBOSCE SINC

gegenüber den üblicherweise 80 mim großen Cuudrat praben ist ZB eme GG

LSA AngesetA,

Die Erfassung des tnapnetfischen foduktionsvektors (N der Mesazune riet nt

bekänuten Aittehn, das heißt durch zwei. Induktionsnmesseickt tanzen oder durch

Sagenannıe Apitrenmethode (s. Needle method for induction, tests, IEER Trana, Magn.) Zur Erfassung des Feldatätkevektors Al können - wie allgemein Sblich

wei Tatgentalfeldsfulen angeötdnet sein, wobei die Verluste P siektrodiynamiach

L werden. Angesichts: der vielen. Fehlerquellen dieser AMethode ist aber erÄndanescemäß vorgesehen, dass die beikı irzxölliger Magnetisierung auftretende Probenerwännugg dürch ‚einen. Thermasetker ‚erfasst wird ad BP asch dem

X

bekannten“ Kalorimetrischen Messprinzin ans dem Anfangsanstiue der Erwärmungskursve bastmmü wink Auf eine Erfassung von AO wird gegebenenfalls

verzichtet, woraus hacheradies Einfächheit der Varricht tung resultiert,

einer quadratischen Probe 1 von beispielsweise 130 mm Kantenlängen, Die Erregung

der Prahe erfolgt über (der Pobsickel 2 von sanfhernd 130 mm Breite und etwas

SM

mehr als 300 mm Länge wobei die vier entsprechenden Wickelkerme 3 zum Rrbalt der mechanischen Stabiluät nicht entaomumen sind, Errest wird durch vier

Magnetisierungsspulen 4. Die Prabe List mit zB. 3 mm langen Überlägpungen auf

die Enden der Pohwicket 2 aufgelegt, Der enisprechende MagnstÄluss teilt sich zu annähernd gleichen Teilen auf die oberen und unteren Lagen des Maägnethandes 5

auf. wu Nommansr anf oberen Bereiche:

Zuge Erhalt geschlossener Flasswere dienen vier zroße JTochwickel & von fast 800

ar Länge, während die Breite auch bier LAC min beir agen. kanı. Eründunsagemäß

SANT

sad die MWickelkörne hier entfernt, Das er

8 bt iechsenisch bieusames Verhalten der

Wickel und: ehastische Ausgleichs von Höhemumterschieden der Kontaktbhereiche,

söwohl zwischen. Polwickein 2 und Jochwickeln 6, als auch zwischen mfieinander verbundenen Inchwickeln Wie angedentet, können Jochswicke] ober- oder unterhalb der Pobwiekelenden angeordnet sein. Zur Erzielung guter Verbindungen geringen maghellschen Widerstandes sind scht mechanische Klemmen 7 angsordnet,

Zur dynammschen Erfassung" des Induktionsvekters St amd Zwei zueinander at

zozanale. Paare von Kontaktnadeln S auf voneinander ebwa 30 mm entfarnien

Proben-Oberflächenpösitionen. aufgebracht, die von Isollerschichten lakal befreit RivEL,

Zur Erfassung der Verluste ist’aef dem nicht abisolierten Zentrum der Probe ein Thermosenser 2 - z.B. ai Thermistor -— aufgebracht, Vorkuesweise ist er an einen der drer üuferein Eaden eines — nlcht skizzierten + Dreibeits montiert womit is einfachster Weise ein defimener Aufpressdtuck gewährleistet ist, Als erfindungsgemäße Värante sind vorzugsweise auch weitere Beinenden mit Sensoren bestückt. wahr! ee AMittelung über (Be entsprechenden Erwänmungskursen VOTRSTKOMNTNGN

wird. (Zur Isolation. gegenüber. Konvektionsiuft bzw. thermischen Einst ahlungen

Kan Sins 4 nicht sktzziente. — zeltartige Ixoller-kappe über dam gesamten Dreibein

angeordnet scim. Sie reduziert auch ein eventuellea | Mitwirken des

AA

Magneusierungsstrames der Mägnetisierungsspolen 4 zur Probeneröäemung,

Zur aitelichen. Dütektion des Fehlvoktorms 86) kann 28. eine kreuzweise

gewickelte Doppel Tangentiafeldspüle kaamy ünterhalb der Probe angeordnet sein.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Messung: von Ummagnetisierungsverhisten vom weich.

magnelischen. Malerialien ünter rotierender Maygnetisierung, dadurch

zZ RICHREI dass zur Magnetisierung quadiatischer bzw. sechsecktger Proben (Ti vier bzw: sechs. aus amorphem AMagnetband gefertigte Polstücke (323 und

entsprechen viele amorphe. Jochstücke (6) einuesetzt alnd,

4, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Palstücke (2) and

die Jochstücke {6} aus. unzerschaitienen, schleifenhaft gewickelten Mäcnetband-

Wickeln bestechen, 3, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Me au der

Verlsto auf das Zentrum der Probe (1) «in Dreibein aufgesetzt ist, wobei mindestens

ein Rein as einem Thenmesensor (Sl endet,