DE102015122812B4

DE102015122812B4 - Verfahren zur Aufmagnetisierung eines eingebauten Werkstücks aus hartmagnetischem Material und Aufmagnetisieranordnung

Info

Publication number: DE102015122812B4
Application number: DE102015122812.2A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Wältring; Christian Dinca; David Schwarzer
Original assignee: M Pulse & Co KG GmbH; M-Pulse & Co KG GmbH
Current assignee: M Pulse & Co KG GmbH; M-Pulse & Co KG GmbH
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2035-12-24
Also published as: WO2017108566A1; DE102015122812A1

Abstract

Verfahren zur Aufmagnetisierung mindestens eines in einem ersten Bauteil (B1) eingebauten hartmagnetischen Werkstücks durch einen Magnetisierungsimpuls einer in einem elektrischen Schwingkreis befindlichen Magnetisierungsspule (S), wobei mit dem Magnetisierungsimpuls eine abklingende Schwingung über mindestens drei Halbschwingungen erzeugt wird, die Magnetisierung in der ersten Halbschwingung erfolgt, die zweite Halbschwingung ein Gegen-Magnetfeld erzeugt, wobei deren Amplitude auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, und beim Nulldurchgang zur dritten Halbschwingung die Remanenz des Permanentmagneten gemessen wird, wobei die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden:1.1. Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten (PM) mittels eines Magnetisierungsimpulses im Magnetfeld einer Magnetisierungsspule (S) durch Abgabe eines Stromimpulses mit frei einstellbaren positiven und negativen Stromamplituden an einer Magnetisierungsspule (S) in einem elektrischen Schwingkreis, wobei mindestens drei alternierende Halbschwingungen mit abnehmender Amplitude erzeugt werden,1.2. Bestimmung des durch den mindestens einen Permanentmagneten (PM) erzeugten Magnetfeldes in einem zweiten Nulldurchgang (= Übergang zwischen der zweiten und dritten Halbschwingung) der abklingenden Schwingung durch einen ersten Magnetfeldsensor (MS1) an dem mindestens einen Permanentmagneten (PM) unter Korrektur des Messwertes durch einen Messwert eines zweiten Magnetfeldsensors (MS2) innerhalb des Magnetfeldes (B) der Magnetisierungsspule (S), die von dem mindestens einen Permanentmagneten (PM) weiter beabstandet angeordnet ist als der erste Magnetfeldsensor (MS1), zur Ermittlung der Qualität der Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten (PM), wobei1.3. ein zweites äquivalentes Bauteil (B2) ohne eingebauten Permanentmagneten an äquivalenter Position in der Magnetisierungsspule (MS) angeordnet ist und der Einfluss des ersten Bauteils (B1) durch die Messung des Magnetfeldes an dem zweiten Bauteil (B2) kompensiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufmagnetisierung mindestens eines in einem ersten Bauteil eingebauten hartmagnetischen Werkstücks durch einen Magnetisierungsimpuls einer in einem elektrischen Schwingkreis befindlichen Magnetisierungsspule, wobei mit dem Magnetisierungsimpuls eine abklingende Schwingung über mindestens drei Halbschwingungen erzeugt wird, die Magnetisierung in der ersten Halbschwingung erfolgt, die zweite Halbschwingung ein Gegen-Magnetfeld erzeugt, wobei deren Amplitude auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, und beim Nulldurchgang zur dritten Halbschwingung die Remanenz des Permanentmagneten gemessen wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Aufmagnetisieranordnung zur Aufmagnetisierung mindestens eines Werkstücks aus hartmagnetischem Material gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren.
Ähnliche Vorrichtungen und Verfahren sind allgemein bekannt. Beispielsweise wird in der Druckschrift WO 2007/141147 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufmagnetisierung einer Vielzahl, in einem Rotor eines Elektromotors eingebauter Dauermagnete offenbart. Eine unmittelbare Überprüfung der Qualität der aufmagnetisierten Dauermagnete wird nicht angesprochen.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 005 806 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung, genauer zur Überprüfung, der Magnetisierung von in einem Rotor eingebauten Permanentmagneten bekannt. Die Druckschrift beschreibt dabei allerdings einen Messvorgang mit einer nicht näher definierten Spule, der unabhängig vom Magnetisierungsvorgang stattfindet.
Permanentmagnete haben vielfältigste Einsatzgebiete, beispielsweise werden sie im Bereich der Elektromotoren und Generatoren, der Lautsprecher oder auch für Datenaufzeichnungsgeräte, Verschlüsse oder Haftsysteme eingesetzt.
Heutige moderne Permanentmagnete bestehen im Wesentlichen aus Eisenmetallen und Seltenerdmetallen. Die Förderung der zur Funktion essenziellen Seltenerdmetalle findet fast ausschließlich in China statt, wo auch das Material zum Großteil zu Magneten weiterverarbeitet wird. Aufgrund des Preiskampfes auf diesem nicht regulierten Markt kommt es zu starken Schwankungen der Qualität dieser Magnete. Dies hat zur Folge, dass es später zu aufwendigen und teuren Rückrufaktionen kommen kann oder auch sicherheitsrelevante Anordnungen unter Umständen nicht mehr wie gewollt funktionieren oder gar versagen.
Permanentmagnetanwender, wie z.B. die Hersteller von Elektromotoren oder Generatoren, sind gezwungen aufwendige und nur in Stichproben mögliche Qualitätskontrollen durchzuführen, 100%ige Prüfungen sind jedoch nicht möglich. Die dafür nötigen Messgeräte (Hysteresegraphen) sind sehr teuer nur wenige Anwender können sich diese leisten. Einzeln geprüfte Magnete sind bereits magnetisiert worden und lassen sich daher aufgrund der auftretenden magnetischen Kräfte nicht einfach oder gar nicht in Metall oder aufgrund der hohen auftretenden Temperaturen in Kunststoff verbauen.
Als weitern Stand der Technik wird auf die Veröffentlichungen KAPUSTIN, G. A. [et al.]: A sensitive 10 T pulsed magnetometer. In: Review of Scientific Instruments, Vol. 74, 2003, No. 1, S. 147 - 149. DOI: 10.1063/1.1523646. DINCA, C. [et al.]: Characterization of a 7 KJ magnetizing pulsed circuit for online quality control of permanent magnets. In: Pulsed Power Conference (PPC) 2015. IEEE Xplore [online]. DOI: 10.1109/PPC.2015.7296911, In: IEEE. sowie auf die folgenden Druckschriften verwiesen: DE 10 2014 005 806 A1 , WO 2008/0 142 136 A2 und GB 2 324 609 A .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Aufmagnetisierungsvorrichtung zu finden, welche es erlaubt, im Arbeitsschritt der Aufmagnetisierung von bereits in Metall und/oder Kunststoff enthaltender Umgebung eingebauten Permanentmagneten deren Qualität zu prüfen. Außerdem ist es auch Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzustellen, welches die Aufmagnetisierung eines Permanentmagneten bei im gleichen Arbeitsschritt erfolgender Qualitätsüberprüfung des Permanentmagneten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Der Erfinder hat erkannt, dass es möglich ist, anhand eines Magnetisierungsimpulses, welcher aus mindestens drei Halbschwingungen mit abklingenden Amplituden in Form einer abklingende Schwingung besteht, sowohl die Aufmagnetisierung auszuführen als auch anhand der nachfolgenden Halbschwingungen den Permanentmagneten in einer gewünschten Weise über ein Gegenfeld zu stressen und beim dritten Nulldurchgang der Schwingung die Remanenz des Permanentmagneten zu messen, wobei der Einfluss des metallischen Bauteils, in den der Permanentmagnet eingebaut ist, durch eine Messung an einem äquivalenten metallischen Bauteil ohne eingebauten Permanentmagneten an äquivalenter Position in der verwendeten Magnetisierungsspule kompensiert wird.
Der Grundgedanke besteht also darin, dass über einen RLC-Schwingkreis mit Freilauf in dem der Widerstand frei gewählt werden kann, eine abklingende Stromschwingung erzeugt wird. Dabei wird über die Ladespannung die Stromamplitude für die Magnetisierung eingestellt und über den Widerstand im Freilaufkreis eine definierte negative Amplitude zur Gegenfelderzeugung generiert. Das gleiche Verhalten lässt sich auch durch definiertes Umladen des Kondensators erreichen. Durch das Messen der magnetischen Flussdichte zu ausgewählten Zeitpunkten ist es möglich, eine qualitative Aussage über die Magnetisierung und der Magnetqualität zu erhalten.
Um die magnetische Flussdichte zu messen, können Hall-Sensoren verwendet werden oder im System integrierte Messspulen. Ist die einhüllende Fläche der Messspule bekannt, lässt sich durch eine zeitliche Integration über die induzierte Spannung auf die durch die Spule fließenden magnetischen Größen schließen. Beide Prinzipien sind allgemein bekannt und sollen hier nicht weiter erklärt werden.
Das Prinzip der Magnetfeldmessung mit Hilfe von Messspulen ist hier besser geeignet, da sich somit ein größerer Bereich erfassen lässt.
Da bei solchen Aufmagnetisierungen von bereits eingebauten Permanentmagneten Randeffekte sehr stark auftreten, welche eine eindeutige Messung der magnetischen Größen stark erschweren beziehungsweise verhindern, und diese Messungen trotzdem zur Qualitätssicherung verwendet werden sollen, sollten die einzelnen Magnetfeldanteile möglichst separat erfasst und verrechnet werden. Um diese Anteile zu erfassen, ist neben den mehreren zu erzeugenden Halbschwingungen, eine Anordnung von Magnetfeldsensoren nötig, die einerseits das vom Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld erfassen, andererseits jedoch auch die Auswirkung des metallischen Bauteils - ohne Permanentmagnet - unter sonst identischen Bedingungen des von außen angelegten Magnetisierungsfeldes erfassen. Mit Hilfe einer solchen Anordnung lassen sich die im Magneten beziehungsweise vom Magneten generierten Feldanteile erfassen.
Um auch den Einfluss des Demagnetisierungsfaktors N_d so gering wie möglich zu halten, wird zur Bestimmung der Gegenfeldfestigkeit des Magneten nicht die Aufmagnetisierungskurve betrachtet, sondern mit der negativen, zweiten Halbwelle der abklingenden Schwingung gearbeitet. Hierdurch lässt sich ein Arbeitspunkt im Magneten anfahren, der in der späteren Anwendung als Worst-Case (z.B. Kurzschlussfall bei Elektromotoren) definiert ist. Da dieser Punkt im zweiten Quadranten der Hysteresekurve des Magneten liegt, hat auch die Suszeptibilität kaum noch Einfluss auf den Demagnetisierungsfaktor N_d und er stellt somit eine reine geometrische Größe dar.
Vorsorglich wird darauf hingewiesen, dass im Rahmen dieser Anmeldung der Begriff „Permanentmagnet“ nur für das bereits aufmagnetisierte Werkstück verwendet wird. Unmagnetisiert wird dieses Werkstück lediglich als Werkstück aus hartmagnetischem Material bezeichnet.
Entsprechend diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder ein Verfahren zur Aufmagnetisierung mindestens eines in einem ersten Bauteil eingebauten hartmagnetischen Werkstücks durch einen Magnetisierungsimpuls einer in einem elektrischen Schwingkreis befindlichen Magnetisierungsspule, wobei mit dem Magnetisierungsimpuls eine abklingende Schwingung über mindestens drei Halbschwingungen erzeugt wird, die Magnetisierung in der ersten Halbschwingung erfolgt, die zweite Halbschwingung ein Gegen-Magnetfeld erzeugt, wobei deren Amplitude auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, und beim Nulldurchgang zur dritten Halbschwingung die Remanenz des Permanentmagneten gemessen wird, wobei die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden:

- Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten mittels eines Magnetisierungsimpulses im Magnetfeld einer Magnetisierungsspule durch Abgabe eines Stromimpulses mit frei einstellbaren positiven und negativen Stromamplituden an einer Magnetisierungsspule in einem elektrischen Schwingkreis, wobei mindestens drei alternierende Halbschwingungen mit abnehmender Amplitude erzeugt werden,
- Bestimmung des durch den mindestens einen Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes in einem zweiten Nulldurchgang (= Übergang zwischen der zweiten und dritten Halbschwingung) der abklingenden Schwingung durch einen ersten Magnetfeldsensor an dem mindestens einen Permanentmagneten unter Korrektur des Messwertes durch einen Messwert eines zweiten Magnetfeldsensors innerhalb des Magnetfeldes der Magnetisierungsspule, die von dem mindestens einen Permanentmagneten weiter beabstandet angeordnet ist als der erste Magnetfeldsensor, zur Ermittlung der Qualität der Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten, wobei
- ein zweites äquivalentes Bauteil ohne eingebauten Permanentmagneten an äquivalenter Position in der Magnetisierungsspule angeordnet ist und der Einfluss des ersten Bauteils durch die Messung des Magnetfeldes an dem zweiten Bauteil kompensiert wird.

Weiterhin schlagen die Erfinder eine Aufmagnetisieranordnung zur Aufmagnetisierung mindestens eines Werkstücks aus hartmagnetischem Material nach einem voranstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren vor, wobei das Werkstück in dem ersten, zumindest teilweise aus Metall und/oder Kunststoff bestehenden, Bauteil eingebaut ist, und mittels eines Magnetisierungsimpulses zu einem Permanentmagneten aufmagnetisiert wird, und zur unmittelbar folgenden Überprüfung der Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten im eingebauten Zustand, aufweisend:

- mindestens eine Magnetisierungsspule zur Erzeugung eines Magnetisierungsfeldes,
- - wobei im Magnetisierungsfeld das erste Bauteil und das zweite, zumindest teilweise aus Metall und/oder Kunststoff bestehenden, Bauteil angeordnet sind und die beiden Bauteile sich zumindest in zwei parallelen Schnittebenen gleichen,
- - und wobei das von der Magnetisierungsspule erzeugte Magnetisierungsfeld am Einbauort des mindestens einen Permanentmagneten und am äquivalenten Ort im zweiten Bauteil gleich ist,
- mindestens ein erster Magnetfeldsensor, welcher im homogenen Feldbereich des mindestens einen, im ersten Bauteil eingebauten, Permanentmagneten angeordnet ist,
- und mindestens ein zweiter Magnetfeldsensor, welcher relativ zum zweiten Bauteil gleich angeordnet ist, wie der erste Magnetfeldsensor relativ zum ersten Bauteil, wobei
- die erste Schnittebene derart angeordnet ist, dass sie zumindest den Einbauort des mindestens einen Permanentmagneten im ersten Bauteil schneidet und die zweite Schnittebene den geometrisch äquivalenten Ort im zweiten Bauteil schneidet.

Mit dieser vorgeschlagenen Aufmagnetisieranordnung ist es nun möglich mit einem einzigen Arbeitsgang ein in metallischer Umgebung eingebautes hartmagnetisches Werkstück mit einem Magnetisierungspuls zu einem Permanentmagneten aufzumagnetisieren, innerhalb der durch den Magnetisierungspuls erzeugten abklingenden elektrischen Schwingung den erzeugten Permanentmagneten mit einer vorgegebenen Stärke eines Gegen-Magnetfelds zu stressen und ebenfalls innerhalb dieser abklingenden Schwingung zumindest die Remanenz im Permanentmagneten zu bestimmen. Dadurch ist es nun möglich, im Rahmen einer Serienproduktion von in metallischer Umgebung eingebauter Permanentmagneten, wie es beispielsweise bei der Herstellung von Rotoren für Elektromotoren oder Generatoren der Fall ist, die Aufmagnetisierung durchgehend zu überprüfen und gegebenenfalls auch vollständig zu protokollieren.
Entsprechend schlägt der Erfinder auch vor, dass das erste Bauteil der Rotor eines Elektromotors oder eines Generators ist. Dabei kann das zweite Bauteil ein im Schnitt senkrecht zur Rotationsachse zum Rotor identisches Bauteil sein.
Vorteilhaft ist es, wenn das erste Bauteil mit eingebautem mindestens einen Permanentmagneten im Bereich des Magnetisierungsfeldes angeordnet ist und gleichzeitig das zweite Bauteil ebenfalls im Magnetisierungsfeld angeordnet ist. Hierbei sollte die Anordnung so ausgestaltet sein, dass beide Bauteile sich in einem möglichst äquivalenten Magnetisierungsfeld befinden und sich auch in ihrer Orientierung relativ zum Magnetisierungsfeld gleichen, damit der Magnetfluss in beiden Bauteilen möglichst ähnlich, vorzugsweise gleich, verläuft.
Vorzugsweise werden die Bauteile als geblechte Bauteile ausgeführt, wobei deren Blechebenen während der Aufmagnetisierung vorzugsweise parallel zur Richtung des Magnetisierungsfeldes angeordnet werden.
Weiterhin sollten die Magnetfeldsensoren in ihrer Messrichtung normal zur Richtung des Magnetisierungsfeldes am Ort der Messung des Magnetfeldsensors ausgerichtet angeordnet sein.
Außerdem ist es besonders vorteilhaft, wenn die Magnetfeldsensoren senkrecht zur Richtung des Magnetisierungsfeldes versetzt angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich mit einer als Polspule ausgebildeten Magnetisierungsspule das erste Bauteil in Form eines Rotors und das zweite Bauteil in Form eines in Richtung der Rotationsachse kürzeren Rotors, der allerdings im Schnitt senkrecht zur Rotationsachse gleich zum ersten Bauteil ist, in Rotationsachsenrichtung versetzt im Magnetisierungsfeld so anzuordnen, dass die Bauteile sich gegenseitig bezüglich des Magnetflusses nicht beeinflussen und so eine optimale Kompensationsmessung durch den zweiten Magnetfeldsensor möglich ist.
Erfindungsgemäß ist die erste Schnittebene derart angeordnet, dass sie zumindest den Einbauort des mindestens einen Permanentmagneten im ersten Bauteil schneidet und die zweite Schnittebene den geometrisch äquivalenten Ort im zweiten Bauteil schneidet.
Zur optimalen Bestimmung des Magnetflusses am Permanentmagneten sollte der erste Magnetfeldsensor unmittelbar an oder um den mindestens einen Permanentmagneten angeordnet sein.
Bezüglich der Ausbildung des Magnetfeldsensors wird vorgeschlagen, dass mindestens einer der Magnetfeldsensoren als Messspule oder als Hall-Sensor oder AMR-Sensor (AMR = anisotropic magneto resistance) ausgebildet ist. Vorzugsweise sollten jedoch die Sensoren gleichartig sein, um vergleichbare Messergebnisse zu erhalten.
In einer weiteren Ausführung der Aufmagnetisieranordnung können die Magnetisierungsspule und/oder die Magnetfeldsensoren von einem ferromagnetischen Material umgeben sein. Hierdurch wird neben ggf. verbesserten magnetischen Eigenschaften der Magnetisierungsspule eine zusätzliche Stabilität und verbesserte thermische Kopplung des Systems mit einer thermischen Senke erreicht.
Falls die Magnetisierungsspule und/oder die Magnetfeldsensoren von ferromagnetischem Material umgeben sind können zur Entmagnetisierung des ferromagnetischen Materials zusätzliche Entmagnetisierungsspulen angeordnet sein.
Vorteilhaft kann es außerdem sein, wenn mindestens ein Spalt aus einem nicht-ferromagnetischen Material im Bereich des Magnetfeldes der Magnetisierungsspule angeordnet ist, welcher den Fluss des Magnetfeldes in der Magnetisierungsspule lenkt. Somit kann die Beeinflussung der Magneten untereinander verringert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Aufmagnetisieranordnung wird vorgeschlagen, dass die Magnetisierungsspule an einen variabel einstellbaren Pulsstromgenerator angeschlossen ist, wobei in bevorzugter Weise der Pulsstromgenerator programmierbar ausgeführt ist und einen Speicher zur Speicherung mindestens eines Computerprogramms aufweist, das im Betrieb ausgeführt wird und derart ausgestaltet ist, dass es ein Verfahren zur Aufmagnetisierung und Überprüfung der Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten in einem Arbeitsgang ausführt.
Es wird darauf hingewiesen, dass es auch im Rahmen der Erfindung liegt, wenn der Stromimpuls nicht stetig verläuft, sondern in Teilwellen, vorzugsweise in drei einzelne Halbwellen, unterteilt verläuft.
In einer Ausgestaltung ist das Computerprogramm so ausgebildet, dass

a) der mindestens eine Permanentmagnet durch Abgabe eines Stromimpulses mit frei einstellbaren positiven und negativen Stromamplituden an einer Magnetisierspule in einem elektrischen Schwingkreis aufmagnetisiert wird, wobei eine Schwingung mit mindestens drei abklingenden Halbschwingungen (=Halbperioden) erzeugt wird,
b) in der ersten Halbschwingung der mindestens eine Permanentmagnet aufmagnetisiert wird,
- - die negative Halbschwingung derart eingestellt wird, dass ein dem Magnetfeld des frisch aufmagnetisierten Permanentmagneten entgegen gerichtetes Gegen-Magnetfeld mit vorgegebener Stärke erzeugt wird,
c) und im zweiten Nulldurchgang (= Übergang zwischen der zweiten und dritten Halbschwingung) die von dem mindestens einen Permanentmagneten erzeugte remanente Magnetfeldstärke (=Remanenzflussdichte) bestimmt wird.

Weiterhin kann das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet sein, dass die zum Zeitpunkt des zweiten Nulldurchgangs bestimmte remanente Magnetfeldstärke des mindestens einen Permanentmagneten durch Messung der Magnetfeldstärke am ersten Magnetfeldsensor und Korrektur mit der am zweiten Magnetfeldsensor gemessenen Magnetfeldstärke gemäß der Formel $M_{M a g} = \frac{B_{M a g} - B_{a p p}}{μ_{0} (1 - N_{d})}$
bestimmt wird wobei gilt:

- B_app = vom zweiten Magnetfeldsensor gemessene magnetische Flussdichte am zweiten Bauteil ohne Permanentmagnet;
- B_Mag = vom ersten Magnetfeldsensor gemessene magnetische Flussdichte am ersten Bauteil am Permanentmagnet;
- M_Mag = durch den Permanentmagneten erzeugte Magnetisierung;
- N_d = Demagnetisierungsfaktor ;
- µ₀ = magnetische Permeabilität des Vakuums.

Weiterhin kann das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet sein, dass bei einer festgestellten Magnetfeldstärke des mindestens einen Permanentmagneten unter einem vorgegebenen Wert, der jeweilige Permanentmagnet als fehlerhaft, zumindest bezüglich seiner Magnetisierung angesehen wird. Selbstverständlich kann eine solche Feststellung im Produktionsprozess eine entsprechende Protokollierung und/oder eine besondere Kennzeichnung des ersten Bauteils oder ein Ausscheiden des Bauteils triggern.
Weiterhin kann das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet sein, dass eine Schwingung mit mindestens vier abklingenden Halbschwingungen (=Halbwellen =Halbperioden = π) im Schwingkreis erzeugt wird, wobei durch Messung der Zeitdauer der vierten Halbschwingung (= Dauer zwischen dem dritten und vierten Nulldurchgang) die elektrische Leitfähigkeit des mindestens einen Permanentmagneten bestimmt wird.
Bei einer Schwingungsdauer, die außerhalb eines vorgegebenen Zeitbereiches liegt, kann der jeweilige Permanentmagnet als fehlerhaft, zumindest bezüglich seiner elektrischen Leitfähigkeit, angesehen werden.
Alternativ kann die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit k_mag des mindestens einen Permanentmagneten auch durch zwei zeitlich versetzte Messungen der magnetischen Flussdichte B_App an dem zweiten Bauteil ohne Permanentmagneten und der magnetischen Flussdichte B_mag am ersten Bauteil mit dem Permanentmagneten erfolgen, wobei die zwei Messungen in einer einzigen positiven Halbschwingung, vorzugsweise der dritten Halbschwingung, erfolgen, die sich der ersten ganzen Schwingung anschließt. Hierbei werden die zwei Messungen jeweils beim Durchlaufen einer vorgegebenen Stromstärke einerseits mit positiver und andererseits mit negativer Steigung ausgeführt. Die Berechnung kann gemäß der Formel $k_{m a g} = \frac{[B_{m a g} (t_{1}) - B_{a p p} (t_{1})] - [B_{m a g} (t_{2}) - B_{a p p} (t_{2})]}{μ_{o} c [{\frac{d B_{m a g} (t)}{d t} |}_{t = t_{2}} - {\frac{d B_{a p p} (t)}{d t} |}_{t = t_{1}}]}$
erfolgen, mit:

- t₁ und t₂ den zwei Zeitpunkten gleicher Stromstärke (=Load Current) mit t₁ dem Zeitpunkt bei positivem Gradienten der Stromstärke und t₂ dem Zeitpunkt bei negativem Gradienten der Stromstärke;
- µ₀ der magnetischen Permeabilität des Vakuums; und
- c einem Geometriefaktor.

Zur Ermittlung des Geometriefaktors c kann die zuvor genannte Formel nach c umgestellt und c aus einer Vergleichsmessung berechnet werden. Bei dieser Vergleichsmessung wird anstelle des Permanentmagneten ein gleichgeformter Ersatzkörper, dessen elektrische Leitfähigkeit bekannt ist, eingesetzt. Beispielsweise kann dieser aus Kupfer bestehen, welches den Vorteil aufweist, dass es keine magnetische Polarisation besitzt. Möglich ist jedoch auch, das Kupfer durch andere elektrisch leitfähige Materialien ohne magnetische Polarisationseigenschaften zu ersetzen. Damit stehen die Werte aller Felder, sowie deren Ableitungen, welche in der Formel genannt sind, zur Verfügung und der Geometriefaktor c kann berechnet werden.
Weiterhin kann aus diesen Messungen auch die Magnetisierung M_mag der Permanentmagneten bestimmt werden mit: $M_{m a g} = \frac{B_{m a g} - B_{a p p} - μ_{0} M_{e d d y}}{μ_{0} (1 - N_{d})},$
mit: $M_{e d d y} = - k_{m a g} \frac{d B_{m a g}}{d t} c,$
der dynamischen Magnetisierung des Permanentmagneten als Produkt aus negativer elektrischer Leitfähigkeit k_mag , der Ableitung des Feldes B_Mag nach der Zeit mit N_d , dem Demagnetisierungsfaktor.
Es wird darauf hingewiesen, dass es auch im Rahmen der Erfindung liegt, wenn zusätzlich während der Aufmagnetisierung nicht nur einzelne charakteristische Werte gemessen, sondern insgesamt ein Teil der Hysteresekurve beziehungsweise die gesamte Hysteresekurve durch den ersten Magnetfeldsensor aufgenommen und durch die Messungen am zweiten Magnetfeldsensor korrigiert werden. Ebenso gehört es auch zum Rahmen der Erfindung, wenn zumindest ein Teil der korrigierten Hysteresekurve protokolliert wird. Anstelle des Vergleichs einzelner Messwerte kann auch überprüft werden, ob die korrigierte zumindest teilweise Hysteresekurve innerhalb einer zuvor erstellten Hüllkurve verläuft.
Zum Rahmen der Erfindung zählt außerdem, wenn nach Erreichen der vorgegebenen Mindestanzahl der Halbschwingungen - drei oder vier - der Schwingkreis unterbrochen wird, um das Bauteil mit den eingebauten und aufmagnetisierten Permanentmagneten im Produktionsprozess gegen ein neues zu bearbeitendes Bauteil auszutauschen.
Wie voranstehend bereits erwähnt, schlagen die Erfinder auch ein Verfahren zur Aufmagnetisierung mindestens eines in einem ersten metallischen Bauteil eingebauten hartmagnetischen Werkstücks durch einen Magnetisierungsimpuls einer in einem elektrischen Schwingkreis befindlichen Magnetisierungsspule vor, wobei mit dem Magnetisierungsimpuls eine abklingende Schwingung über mindestens drei Halbschwingungen (= drei Halbwellen = 3π) erzeugt wird, die Magnetisierung in der ersten Halbschwingung erfolgt, die zweite Halbschwingung ein Gegen-Magnetfeld erzeugt, wobei deren Amplitude auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, und beim Nulldurchgang zur dritten Halbschwingung die Remanenz des Permanentmagneten gemessen wird.
Die mindestens drei alternierenden Halbschwingungen mit abnehmender Amplitude können beispielsweise in einer abklingenden Schwingung mit mindestens drei Halbschwingungen erzeugt werden oder in Form diskreter alternierender Halbwellen mit abklingender Amplitude erzeugt werden.
Vorteilhaft ist es bei diesem Verfahren, wenn außerdem durch Bestimmung der Dauer der vierten Halbschwingung die elektrische Leitfähigkeit des mindestens einen Permanentmagneten ermittelt wird, wobei vorzugsweise aus einer statistisch relevanten zeitlichen Abweichung gegenüber einer vorhergehenden Versuchsreihe auf einen fehlerhafte Permanentmagneten geschlossen wird.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die elektrische Leitfähigkeit des mindestens einen Permanentmagneten bestimmt wird, durch jeweils zwei zeitlich versetzte Messungen der magnetischen Flussdichte an dem zweiten Bauteil ohne Permanentmagnet und der magnetischen Flussdichte am ersten Bauteil am Permanentmagneten, wobei die Messung in einer der ersten ganzen Schwingung folgenden positiven Halbschwingung, vorzugsweise der dritten Halbschwingung, jeweils beim Durchlaufen gleicher Stromstärke jedoch einerseits mit positiver und andererseits mit negativer Steigung erfolgt.
Nach dem Erreichen der Mindestanzahl der Halbschwingungen kann der Schwingkreis geöffnet werden beziehungsweise die Schwingung beendet werden.
Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Aufmagnetisierung von Permanentmagneten in einem Rotor eines Elektromotors oder eines Generators oder in einem Gehäuse eines Lautsprechers verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Hierbei werden die folgenden Bezugszeichen verwendet:
1: Zeitpunkt des Maximums des angelegten Magnetfeldes; 2: Zeitpunkt des Minimums des angelegten Magnetfeldes; 3: Zeitpunkt des zweiten Nulldurchgang des angelegten Magnetfeldes; 4.1: Zeitpunkt der ersten Messung des Magnetfeldes in der dritten Halbschwingung; 4.2: Zeitpunkt der zweiten Messung des Magnetfeldes in der dritten Halbschwingung; B1: erstes Bauteil; B2: zweites Bauteil; B_app: von der Magnetisierungsspule erzeugtes Magnetfeld ohne Permanentmagneten; B_mag: vom Permanentmagneten selbst erzeugtes Magnetfeld; C: Metallumgebung; C_P: Kondensator; D₁: Diode; H_app: angelegte Feldstärke; H_eff: effektive Feldstärke; HS1, HS2, HS3, HS4: erste bis vierte Halbschwingung; J_mag: magnetische Polarisation; L_load: Induktivität der Magnetisierungsspule; MS1: erste Messspule; MS2: zweite Messspule; P: Pulsstromgenerator; PM: Permanentmagnet; PM': Tasche ohne Permanentmagnet im Bauteil B2; R_free: Variabler Widerstand im Freilaufkreis; R_load: Widerstand der Magnetisierungsspule; S: Magnetisierungsspule; SW₁: Schalter; t: Zeit; T₁, T₂, T₃, T₄: Thyristoren 1 bis 4; t₁, t₂: Messzeitpunkte in der dritten Halbschwingung bei positivem beziehungsweise negativem Stromgradienten.
Es zeigen im Einzelnen:

1: Schnitt durch ein PFM (=Pulsed Field Magnetometer) entlang der Hauptrichtung des homogenen Magnetfeldes der Magnetisierspule;
2: Schnitt durch eine erfindungsgemäße Magnetisieranordnung entlang der Hauptrichtung des homogenen Magnetfeldes der Magnetisierspule;
3: Schnitt durch eine erfindungsgemäße Magnetisieranordnung für Permanentmagnete in einem Rotor eines Elektromotors senkrecht zur Rotationsachse des Rotors;
4: Schnitt IV-IV durch die erfindungsgemäße Magnetisieranordnung aus 3 parallel zur Rotationsachse des Rotors;
5: Schnitt V-V durch die erfindungsgemäße Magnetisieranordnung aus 3 parallel zur Rotationsachse des Rotors;
6: Prinzipschaltbild eines Pulsfeldgenerators mit RLC-Schwingkreis der Magnetisierspule;
7: alternatives Prinzipschaltbild eines Pulsfeldgenerators mit RLC-Schwingkreis der Magnetisierspule;
8: abklingende elektrische Schwingung bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
9: zeitlich parallel zur abklingenden Schwingung aus
8 verlaufende Messung am ersten Magnetsensor, korrigiert durch eine parallele Messung am zweiten Magnetsensor.

Die 1 zeigt schematisch ein bekanntes PFM (=Pulsed Field Magnetometer = Pulsfeldmagnetometer), bei dem die Magnetisierspule S das Magnetfeld B_app erzeugt. Dieses Magnetfeld dient dazu, den Permanentmagnet PM zu magnetisieren. Durch das angelegte Magnetfeld B_app wird der Magnet magnetisiert und erzeugt ein Feld in seiner näheren Umgebung B_mag . Dies kann in der Aufnehmerspule MS1 gemessen werden und durch entfernte Anordnung der Aufnehmerspule MS2 vom angelegten Feld B_app getrennt werden. Befindet sich der Magnet PM in einer Stahlumgebung B1 und soll dieser Magnet qualitätstechnisch untersucht werden, so kann erfindungsgemäß der Einfluss der Stahlumgebung B1 mit einem in der 2 gezeigten Aufbau kompensiert werden. Dazu wird eine Kopie B2 der Stahlumgebung B1 äquivalent im Magnetfeld B_app der Magnetisierungsspule S angeordnet, jedoch wird der Permanentmagnet nur in die Umgebung B1 eingefügt. Die Tasche PM' bleibt leer. Unter „Kopie“ wird dabei verstanden, dass die Kopie der Stahlumgebung B2 so ausgebildet sein muss, dass die Messspule MS2 an der Kopie B2 die gleiche Beeinflussung durch den Stahl erfährt wie die Messspule MS1 durch die Stahlumgebung B1.
Die gleiche Technik kann auch auf einen zylindrischen Körper B1 mit eingebetteten Magneten PM übertragen werden. Dabei kann der Körper von einer Stahlumgebung C eingeschlossen sein, wie zu sehen im Querschnitt der Anordnung in 3. Die Magnetisierspulen S sind dabei innen und außen vom zylindrischen Körper B1 angeordnet. Bei der Magnetisierung werden nun die Magneten PM magnetisiert und die erzeugten Felder mit den Spule MS1 gemessen. In 4 ist der Längsquerschnitt der Anordnung gezeigt. Zu sehen ist der zylindrische Stahl B1, die Magnetisierspule S sowie die mögliche Stahlumgebung C. Wie in 5 zu sehen ist, kann das Feld B_mag in unmittelbarer Nähe des Magneten PM vom Einfluss der Stahlumgebung B1 getrennt werden, indem die Stahlumgebung B2 eingeführt wird. Zur Trennung wird dabei das Feld B_mag durch die Messspulen MS1 gemessen und durch die Messung des Feldes B_app in der Messspule MS2 kompensiert.
In 9 wird der Feldstärkeverlauf des Feldes H_app=µ₀B_app in Abhängigkeit der Zeit gezeigt. Parallel dazu ist der resultierende Verlauf der Polarisation J_mag = µ₀M_mag in Abhängigkeit der Zeit bezüglich der Anregung H_app gezeigt. Im ersten Schritt werden die Magnete PM magnetisiert. Die volle Sättigung ist dabei in Punkt 1 erreicht. Im darauffolgenden Nulldurchgang des Feldes kann die Remanenz B_r der Permanentmagneten PM gemessen werden. Danach werden im zweiten Abschnitt (2. Max. magn. stress) die Magneten PM durch ein negatives Feld H_app belastet (Punkt 2), was die Magneten in den Arbeitspunkt 2 bringen. Die Feldstärke ist dabei gerade genau so groß, wie die maximale Belastung, welche die Magneten PM nach Verlassen der Anordnung ausgesetzt sein werden. Im dritten Teil (3. Recheck for B_r ) wird nun die Remanenz B_r des Magneten beim Nulldurchgang von Halbschwingung 2 zu 3 überprüft. Dadurch können abweichende Remanenzen B_r gegenüber dem vorher festgelegten Toleranzband festgestellt werden. In einem vierten Schritt (4. Measure elec. Conductivity) kann nun die elektrische Leitfähigkeit des Magneten überprüft werden, in dem ein Feld gemäß Halbschwingung 3 erzeugt wird. Mit Hilfe der Punkte 4.1 und 4.2 kann dann die Leitfähigkeit bestimmt werden. Ein solcher Feldverlauf H_app kann beispielsweise mit der Schaltung in 6 erzeugt werden. Dabei wird der Kondensator C_p auf eine Ladeendspannung aufgeladen. Nach Erreichen der Spannung wird der Schalter SW₁ geschlossen. Der erzeugte Strom entlädt sich dann über der Spule, die im Ersatzschaltbild durch die Induktivität L_load und den Widerstand R_load dargestellt ist. Die Diode D₁ bildet zusammen mit dem einstellbaren Widerstand R_free den Freilaufkreis. Der von der Schaltung erzeugte Strom, welcher das Feld H_app zur Folge hat, ist in der 8 gezeigt. Dabei kann die positive Maximalamplitude durch die Ladeendspannung am Kondensator, die negative Minimalamplitude durch Verstellen des Widerstandes festgelegt werden.
Die 7 zeigt eine weitere Möglichkeit mit der ein solcher Stromverlauf erzeugt werden kann. Der Vorteil dieser Schaltung ist, dass die Halbschwingungen HS1 bis HS4 einzeln erzeugt werden können und zwischen ihnen auch eine Pause stattfinden kann, um beispielsweise die Spulen abkühlen zu lassen. Dazu wird der Kondensator C_p auf Ladeendspannung geladen. Dies kann positiv durch Zünden der Thyristoren T₁ und T₄ auf den Kondensator gegeben werden. Nach dem vollständigen Laden wird der Schalter SW₁ geschlossen und eine Stromhalbschwingung erzeugt, welcher in der Spule, die auch hier durch L_load und R_load dargestellt wird, ein Feld H_app erzeugt. Nach dem Umladen des Kondensators d.h. durch Zündung der Thyristoren T₂ und T₃ kann nun eine negative Halbschwingung erzeugt werden, nach Vorbild der zweiten Halbschwingung HS2 aus 8. Durch das Umladen des Kondensators mit Hilfe der Thyristoren T₁ und T₄ kann nun die dritte Halbschwingung HS3 erzeugt werden, mit welcher die elektrische Leitfähigkeit bestimmt werden kann. Alle Amplituden der Stromhalbschwingungen können durch die Ladeendspannung am Kondensator eingestellt werden, welche nun für jede Halbschwingung einzeln zu bestimmen sind.
Insgesamt offenbart die Anmeldung also auch eine Aufmagnetisieranordnung zur Magnetisierung mindestens eines Werkstücks aus hartmagnetischem Material, wobei das Werkstück in einem ersten, zumindest teilweise aus Metall oder Kunststoff bestehenden, Bauteil eingebaut ist und mittels eines Magnetisierungsimpulses zu einem Permanentmagneten formiert wird. Außerdem offenbart die Anmeldung auch ein Verfahren zur Aufmagnetisierung mindestens eines in einem ersten Bauteil eingebauten hartmagnetischen Werkstücks durch einen Magnetisierungsimpuls einer in einem elektrischen Schwingkreis befindlichen Magnetisierungsspule, wobei mit dem Magnetisierungsimpuls eine abklingende Schwingung über mindestens drei Halbschwingungen oder drei alternierende Halbwellen mit abklingender Amplitude erzeugt werden, die Magnetisierung in der ersten Halbschwingung erfolgt, die zweite Halbschwingung ein Gegen-Magnetfeld erzeugt, wobei deren Amplitude auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, und beim Nulldurchgang zur dritten Halbschwingung die Remanenz des Permanentmagneten gemessen wird.

Claims

Verfahren zur Aufmagnetisierung mindestens eines in einem ersten Bauteil (B1) eingebauten hartmagnetischen Werkstücks durch einen Magnetisierungsimpuls einer in einem elektrischen Schwingkreis befindlichen Magnetisierungsspule (S), wobei mit dem Magnetisierungsimpuls eine abklingende Schwingung über mindestens drei Halbschwingungen erzeugt wird, die Magnetisierung in der ersten Halbschwingung erfolgt, die zweite Halbschwingung ein Gegen-Magnetfeld erzeugt, wobei deren Amplitude auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, und beim Nulldurchgang zur dritten Halbschwingung die Remanenz des Permanentmagneten gemessen wird, wobei die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden: 1.1. Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten (PM) mittels eines Magnetisierungsimpulses im Magnetfeld einer Magnetisierungsspule (S) durch Abgabe eines Stromimpulses mit frei einstellbaren positiven und negativen Stromamplituden an einer Magnetisierungsspule (S) in einem elektrischen Schwingkreis, wobei mindestens drei alternierende Halbschwingungen mit abnehmender Amplitude erzeugt werden, 1.2. Bestimmung des durch den mindestens einen Permanentmagneten (PM) erzeugten Magnetfeldes in einem zweiten Nulldurchgang (= Übergang zwischen der zweiten und dritten Halbschwingung) der abklingenden Schwingung durch einen ersten Magnetfeldsensor (MS1) an dem mindestens einen Permanentmagneten (PM) unter Korrektur des Messwertes durch einen Messwert eines zweiten Magnetfeldsensors (MS2) innerhalb des Magnetfeldes (B_App) der Magnetisierungsspule (S), die von dem mindestens einen Permanentmagneten (PM) weiter beabstandet angeordnet ist als der erste Magnetfeldsensor (MS1), zur Ermittlung der Qualität der Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten (PM), wobei 1.3. ein zweites äquivalentes Bauteil (B2) ohne eingebauten Permanentmagneten an äquivalenter Position in der Magnetisierungsspule (MS) angeordnet ist und der Einfluss des ersten Bauteils (B1) durch die Messung des Magnetfeldes an dem zweiten Bauteil (B2) kompensiert wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitfähigkeit des mindestens einen Permanentmagneten (PM) durch Bestimmung der Dauer der vierten Halbschwingung ermittelt wird, wobei vorzugsweise aus einer statistisch relevanten zeitlichen Abweichung gegenüber einer vorhergehenden Versuchsreihe auf einen fehlerhafte Permanentmagneten (PM) geschlossen wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitfähigkeit (k_mag) des mindestens einen Permanentmagneten (PM) bestimmt wird, durch jeweils zwei zeitlich versetzte Messungen der magnetischen Flussdichte (B_app) an dem zweiten Bauteil (B2) ohne Permanentmagnet und der magnetischen Flussdichte (B_mag) am ersten Bauteil (B1) am Permanentmagneten (PM), wobei die Messung in einer der ersten ganzen Schwingung folgenden positiven Halbschwingung, vorzugsweise der dritten Halbschwingung, jeweils beim Durchlaufen gleicher Stromstärke jedoch einerseits mit positiver und andererseits mit negativer Steigung erfolgt.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erreichen der Mindestanzahl der Halbschwingungen der Schwingkreis geöffnet und/oder die Schwingung beendet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (B1) aus der nachfolgenden Liste verwendet wird: - Rotor eines Elektromotors, - Stator eines Elektromotors, - Rotor eines Generators, - Stator eines Generators, - Magnetsystem eines Lautsprechers.
Aufmagnetisieranordnung zur Aufmagnetisierung mindestens eines Werkstücks aus hartmagnetischem Material nach einem Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, wobei das Werkstück in dem ersten, zumindest teilweise aus Metall und/oder Kunststoff bestehenden, Bauteil (B1) eingebaut ist, und mittels eines Magnetisierungsimpulses zu einem Permanentmagneten (PM) aufmagnetisiert wird, und zur unmittelbar folgenden Überprüfung der Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten (PM) im eingebauten Zustand, aufweisend: 6.1. mindestens eine Magnetisierungsspule (S) zur Erzeugung eines Magnetisierungsfeldes (B_App), - wobei im Magnetisierungsfeld (B_App) das erste Bauteil (B1) und das zweite, zumindest teilweise aus Metall und/oder Kunststoff bestehenden, Bauteil (B2) angeordnet sind und die beiden Bauteile (B1, B2) sich zumindest in zwei parallelen Schnittebenen gleichen, - und wobei das von der Magnetisierungsspule (S) erzeugte Magnetisierungsfeld am Einbauort des mindestens einen Permanentmagneten (PM) und am äquivalenten Ort (PM') im zweiten Bauteil (B2) gleich ist, 6.2. mindestens ein erster Magnetfeldsensor (MS1), welcher im homogenen Feldbereich des mindestens einen, im ersten Bauteil (B1) eingebauten, Permanentmagneten (PM) angeordnet ist, 6.3. und mindestens ein zweiter Magnetfeldsensor (MS2), welcher relativ zum zweiten Bauteil (B2) gleich angeordnet ist, wie der erste Magnetfeldsensor (MS1) relativ zum ersten Bauteil (B1) wobei 6.4. die erste Schnittebene derart angeordnet ist, dass sie zumindest den Einbauort des mindestens einen Permanentmagneten (PM) im ersten Bauteil (B1) schneidet und die zweite Schnittebene den geometrisch äquivalenten Ort (PM') im zweiten Bauteil (B2) schneidet.
Aufmagnetisieranordnung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (B1) der Rotor eines Elektromotors oder eines Generators ist.
Aufmagnetisieranordnung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (B2) ein im Schnitt senkrecht zur Rotationsachse zum Rotor identisches Bauteil ist.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (B1) mit eingebautem mindestens einen Permanentmagneten (PM) im Bereich des Magnetisierungsfeldes (B_app) angeordnet ist und gleichzeitig das zweite Bauteil (B2) ebenfalls im Magnetisierungsfeld (B_app) angeordnet ist.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (B1, B2) als geblechte Bauteile ausgeführt sind und deren Blechebenen vorzugsweise normal oder parallel zur Richtung des Magnetisierungsfeldes (B_app) angeordnet sind.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (MS1, MS2) in ihrer Messrichtung normal zur Richtung des Magnetisierungsfeldes (B_app) am Ort der Messung des Magnetfeldsensors (MS1, MS2) ausgerichtet angeordnet sind.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (MS1, MS2) senkrecht zur Richtung des Magnetisierungsfeldes (B_app) versetzt angeordnet sind.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Magnetfeldsensor (MS1) unmittelbar an oder um den mindestens einen Permanentmagneten (PM) angeordnet ist.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Magnetfeldsensoren (MS1, MS2) als Messspule ausgebildet ist.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Magnetfeldsensoren (MS1, MS2) als Hall-Sensor, AMR-Sensor (AMR = anisotropic magneto resistance) ausgebildet ist.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (MS1, MS2) von einem ferromagnetischen Material umgeben sind.
Aufmagnetisieranordnung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entmagnetisierung des ferromagnetischen Materials zusätzliche Entmagnetisierungsspulen angeordnet sind.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spalt aus einem nicht-ferromagnetischen Material im Bereich des Magnetfeldes (B_app) der Magnetisierungsspule (S) angeordnet ist, welcher den Fluss des Magnetfeldes (B_app) der Magnetisierungsspule (S) lenkt.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungsspule (S) an einen variabel einstellbaren Pulsstromgenerator (P) angeschlossen ist, welcher dazu ausgebildet ist, negative und positive Stromhalbschwingungen unabhängig voneinander einzustellen.
Aufmagnetisieranordnung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsstromgenerator (P) programmierbar ausgeführt ist und einen Speicher zur Speicherung mindestens eines Computerprogramms aufweist, das im Betrieb ausgeführt wird, wobei das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet ist, dass es ein Verfahren zur Aufmagnetisierung und Überprüfung der Magnetisierung des mindestens einen Permanentmagneten (PM) in einem Arbeitsgang ausführt.
Aufmagnetisieranordnung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet ist, dass: a) der mindestens eine Permanentmagnet (PM) durch Abgabe eines Stromimpulses mit frei einstellbaren positiven und negativen Stromamplituden an einer Magnetisierspule (S) in einem elektrischen Schwingkreis aufmagnetisiert wird, wobei eine Schwingung mit mindestens drei abklingenden Halbschwingungen (=Halbperioden) erzeugt wird, b) in der ersten Halbschwingung der mindestens eine Permanentmagnet (PM) aufmagnetisiert wird, - die negative Halbschwingung derart eingestellt wird, dass ein, dem Magnetfeld des frisch aufmagnetisierten Permanentmagneten (PM) entgegen gerichtetes Gegen-Magnetfeld mit vorgegebener Stärke erzeugt wird, c) und im zweiten Nulldurchgang (= Übergang zwischen der zweiten und dritten Halbschwingung) die von dem mindestens einen Permanentmagneten (PM) erzeugte remanente Magnetfeldstärke (=Remanenzflussdichte) bestimmt wird.
Aufmagnetisieranordnung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet ist, dass die zum Zeitpunkt des zweiten Nulldurchgangs bestimmte remanente Magnetfeldstärke des mindestens einen Permanentmagneten (PM) durch Messung der Magnetfeldstärke am ersten Magnetfeldsensor (MS1) und Korrektur mit der am zweiten Magnetfeldsensor (MS2) gemessenen Magnetfeldstärke gemäß der Formel $M_{M a g} = \frac{B_{M a g} - B_{a p p}}{μ_{0} (1 - N_{d})}$
bestimmt wird wobei gilt: - B_app = vom zweiten Magnetfeldsensor gemessene magnetische Flussdichte am zweiten Bauteil ohne Permanentmagnet; - B_Mag = vom ersten Magnetfeldsensor gemessene magnetische Flussdichte am ersten Bauteil am Permanentmagnet; - M_Mag = durch den Permanentmagneten erzeugte Magnetisierung; - N_d = Demagnetisierungsfaktor ; - µ₀ = magnetische Permeabilität des Vakuum.
Aufmagnetisieranordnung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet ist, dass bei einer festgestellten Magnetfeldstärke des mindestens einen Permanentmagneten (PM) unter einem vorgegebenen Wert, der jeweilige Permanentmagnet (PM) als fehlerhaft, zumindest bezüglich seiner Magnetisierung, angesehen wird.
Aufmagnetisieranordnung gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet ist, dass eine Schwingung mit mindestens vier abklingenden Halbschwingungen (Halbperioden) im Schwingkreis erzeugt wird, wobei durch Messung der Zeitdauer der vierten Halbschwingung (= Dauer zwischen dem dritten und vierten Nulldurchgang) die elektrische Leitfähigkeit des mindestens einen Permanentmagneten (PM) bestimmt wird.
Aufmagnetisieranordnung gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Computerprogramm derart ausgestaltet ist, dass bei einer Schwingungsdauer außerhalb eines vorgegebenen Zeitbereiches, der jeweilige Permanentmagnet (PM) als fehlerhaft, zumindest bezüglich seiner elektrischen Leitfähigkeit, angesehen wird.