DE1143926B

DE1143926B - Method for measuring the coercive field strength of ferromagnetic bodies

Info

Publication number: DE1143926B
Application number: DEL36805A
Authority: DE
Inventors: Karl Ruschmeyer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-08-11
Filing date: 1960-08-11
Publication date: 1963-02-21

Description

Verfahren zum Messen der Koerzitivfeldstärke von ferromagnetischen Körpern Die bekannten Anordnungen zum Messen der Koerzitivfeldstärke von ferromagnetischen Körpern können in ihrem Aufbau in zwei große Gruppen eingeteilt werden: 1. Anordnungen mit offenem Magnetkreis, 2. Anordnungen mit einem teilweise oder ganz geschlossenen Magnetkreis. Method for measuring the coercive force of ferromagnetic Bodies The known arrangements for measuring the coercive field strength of ferromagnetic Bodies can be divided into two large groups in terms of their structure: 1. Arrangements with an open magnetic circuit, 2. arrangements with a partially or fully closed Magnetic circuit.

Bei der ersten Gruppe wird die Feldstärke aus der Durchflutung der benutzten Spule und den Spulendaten ermittelt. Die Feldstärke am Ort der Probe wird also nicht gemessen. Diese Art der Feldbestimmung ist für den Meßpunkt JHc (Koerzitivfeldstärke der magnetischen Polarisation) zulässig, denn in diesem Punkt wird das Feld in der Probe gleich dem Spulenfeld nach der Formel Probe = Spule N da J = 0 ist und somit die anzubringende Korrektur N J auch. In the first group, the field strength is determined by the flooding of the used coil and the coil data are determined. The field strength at the location of the sample is so not measured. This type of field determination is for the measuring point JHc (coercive field strength magnetic polarization), because at this point the field is in the Sample equals the coil field according to the formula sample = coil N because J = 0 and thus the correction to be applied N J as well.

Es bedeutet: Probe = Feld in der Probe, Spule = Feld in der Spule ohne Probe, am Ort der Probe, N= Entmagnetisierungsfaktor, J = Magnetisierung der Probe. It means: sample = field in the sample, coil = field in the coil without sample, at the location of the sample, N = demagnetization factor, J = magnetization of the Sample.

Diese Feldgleichheit ist um so angenehmer, da N nicht nur von der Probenform, sondern auch von den magnetischen Eigenschaften abhängt. Zur Anzeige vo n J = 0 wird meist das Streufeld der Probe benutzt. This field equality is all the more pleasant since N is not only dependent on the Sample shape, but also depends on the magnetic properties. See full ad from n J = 0 the stray field of the sample is mostly used.

Dieses wird mit sogenannten Meßgeneratoren mit rotierenden oder schwingenden Spulen oder mit Förstersonden gemessen oder mit Magnetnadeln angezeigt.This is done with so-called measuring generators with rotating or oscillating Coils or measured with forester probes or indicated with magnetic needles.

Die Messung der Koerzitivfeldstärke stellt aber die Bedingung, daß die Induktion oder die Magnetisierung (je nachdem, ob man BHc oder jHc mißt) in allen Volumenbereichen gleich Null ist. Dies bedeutet, daß die Probe homogen magnetisiert sein muß. Dies gilt streng nur für ein Ellipsoid. Für Zylinderproben wird der Fehler vernachlässigbar klein, wenn die LängeL der Probe gleich dem fünffachen Durchmesser D ist. The measurement of the coercive field strength is subject to the condition that induction or magnetization (depending on whether you measure BHc or jHc) in all volume areas is zero. This means that the sample magnetizes homogeneously have to be. This is strictly only true for an ellipsoid. For cylinder samples, the error will be negligibly small if the length L of the sample is equal to five times the diameter D is.

Unterhalb von diesem Verhältnis wird die Probe nicht mehr homogen entmagnetisiert und hierdurch nur das Integral der Magnetisierung oder Induktion gleich Null. Da also der Meßwert bei einem DL L< 5 von der Probenform abhängig wird, stellt er keine Materialkonstante dar.Below this ratio, the sample is no longer homogeneous demagnetized and thereby only the integral of the magnetization or induction equals zero. Since the measured value depends on the shape of the sample with a DL L <5 it is not a material constant.

Die modernen Magnetwerkstoffe (Oxydmagnete) haben aber wegen der magnetischen Eigenschaften Abmessungen, die DL< 5 sind. Hierdurch sind diese Meßverfahren für übliche Magnetformen ungenau. The modern magnetic materials (oxide magnets) have because of the magnetic properties dimensions that are DL <5. Because of this, these are Measurement method for common magnet shapes inaccurate.

Hinzu kommt noch, daß die modernen Magnetwerkstoffe mit ihren Abmessungen in Luftspulen nur unter großem Aufwand ausreichend magnetisiert werden können. Hierfür werden meist schon geschlossene magnetische Kreise benötigt.In addition, the modern magnetic materials with their dimensions can only be sufficiently magnetized in air-core coils with great effort. Therefor closed magnetic circles are usually required.

Bei der Messung der Koerzitivfeldstärke im teilweise oder ganz geschlossenen magnetischen Kreis wird die Feldstärkebestimmung durch die Durchflutungsbestimmung und eventuell anzubringende Korrekturen oder durch eine ballistische H-Messung mittels eines magnetischen Spannungsmessers durchgeführt. Durch diese Verfahren wird keine direkte oder stetige Anzeige möglich. Zur Bestimmung von B bzw. J wird die von der Probeninduktion ausgehende Kraftwirkung oder die Probeninduktion durch eine Spule ballistisch gemessen oder mit Hilfe eines Meßgenerators aus der in einem Luftspalt des magnetischen Kreises gemessenen Induktion bestimmt. Hierdurch sind auch Beeinflussungen der Meßergebnisse von dem Meßprinzip (auftretende Luftspalte, Hochkoerzitivfeldstärke usw.) und von den Probeneigenschaften (Nachwirkungen) möglich. When measuring the coercive field strength in the partially or fully closed magnetic circuit is the field strength determination through the flow determination and any corrections to be made or by means of a ballistic H measurement a magnetic voltmeter. Through this procedure there will be no direct or continuous display possible. To determine B or J, the Sample induction outgoing force effect or the sample induction by a coil measured ballistically or with the help of a measuring generator from the in an air gap of the magnetic circuit measured induction. This also results in influences the measurement results from the measurement principle (air gaps occurring, high coercive field strength etc.) and the sample properties (after-effects) are possible.

Die oben beschriebenen Meßverfahren zur Bestimmung der Koerzitivfeldstärke benötigen zwei Meßkreise, einen zur Bestimmung von J oder B gleich Null und einen anderen zur Bestimmung der Feldstärke. The measurement methods described above for determining the coercive field strength need two measuring circles, one to determine J or B equal to zero and one others to determine the field strength.

Die Anzeigen sind ballistisch oder stetig, oft müssen Umrechnungen und Korrekturen vorgenommen werden. Bei den Meßeinrichtungen mit offenem magnetischem Kreis werden zum Magnetisieren der Proben meist besondere Magnetisierungseinrichtungen benötigt. Auch ergeben sich Forderungen an die Probenform, die bei den meisten technisch verwendbaren Proben nicht erfüllt sind und somit eine Absolutmessung sehr fehlerhaft machen.The displays are ballistic or continuous and often need conversions and corrections are made. In the case of the measuring devices with open magnetic circle special magnetization devices are usually used to magnetize the samples needed. There are also demands on the shape of the sample, which are technical for most of them usable samples are not fulfilled and thus an absolute measurement is very erroneous do.

Durch die Erfindung werden die oben beschriebenen Fehlereinflüsse der bekannten Meßeinrichtungen weitgehend vermieden. Ferner kann die Messung der magnetischen Feldstärke und die Bestimmung von J = 0 mit einem einzigen Meßorgan durchgeführt werden. Es ist eine direkte Messung der magnetischen Feldstärke der Probe ohne jede Korrektur möglich. The above-described error influences are eliminated by the invention the known measuring devices largely avoided. Furthermore, the measurement of the magnetic field strength and the determination of J = 0 with a single measuring device be performed. It is a direct measurement of the magnetic field strength of the Sample possible without any correction.

Außerdem kann das Abnehmen von J bis auf Null stetig angezeigt werden wie auch die Feldstärke. Es wird keine gesonderte Magnetisierungseinrichtung L benötigt. Proben mit Abmessungen von DA < 5 sind L genauso richtig meßbar wie die mit > 5. Beim D erfindungsgemäßen Meßverfahren können bekannte Magnetisierungsjoche verwendet werden.In addition, the decrease in J can be displayed continuously down to zero as well as the field strength. No separate magnetization device L is required. Samples with dimensions of DA <5 L can be measured just as correctly as those with> 5. In the measuring method according to the invention, known magnetization yokes can be used will.

Die Erfindung beueht sich auf ein Verfahren zum Messen der Koerzitivfeldstärke von ferromagnetischen Körpern mit planparallelen Stirnflächen und konstantem Querschnitt in Flußrichtung, bei dem dieser Körper in einem teilweise oder ganz geschlossenen, zum Entmagnetisieren desselben dienenden Magnet kreis, beispielsweise in Jochform mit oder ohne Luftspalt, angeordnet ist und bei dem ein oder zwei Feldmeßorgane in unterschiedlichen Abständen von der Körpermantelfläche zum Erfassen des Tangential feldes des Körpers angeordnet sind. Die Erfindung besteht darin, daß das Tangentialfeld während des Vorganges der Entmagnetisierung des Körpers in den verschiedenen Abständen von der Körpermantelfläche gemessen und verglichen wird, daß die Entmagneti sierung so weit erfolgt, bis bei Magnetisierung des Körpers gleich Null Gleichheit der Tangentialfeld meßwerte in den gewählten Abständen vorliegt, und daß darauf, vorzugsweise mit demselben Feldmeßorgan bzw. -organen, die herrschende, durch den erregten Magnetkreis erzeugte, der Koerzitivfeldstärke des Körpers entsprechende Feldstärke gemessen wird. The invention is based on a method of measuring coercive force of ferromagnetic bodies with plane-parallel faces and constant cross-section in the direction of flow, in which this body is in a partially or completely closed, to demagnetize the same serving magnetic circuit, for example in yoke shape with or without an air gap, is arranged and in which one or two Feldmeßorgane at different distances from the body surface to detect the tangential field of the body are arranged. The invention consists in that the tangential field during the process of demagnetizing the body at various intervals is measured from the body surface area and compared that the demagnetization takes place until the tangential field is equal to zero when the body is magnetized measured values are present at the selected intervals, and that thereupon, preferably with the same Field measuring organ or organs, the prevailing, generated by the excited magnetic circuit, The field strength corresponding to the coercive field strength of the body is measured.

Zur Durchführung wird zweckmäßig ein Meßspulensystem verwendet, welches zwei Meßspulen in Differenzschaltung besitzt, die einen unterschiedlichen Stiruflächenabstand aufweisen. Vorteilhaft wird ein als Schwingsonde ausgebildetes Meßspulensystem verwendet, das in der Nähe der Oberfläche des Körpers angeordnet ist, wobei die Achse der beiden Meßspulen parallel zur Magnetisierungsrichtung des Körpers liegt.A measuring coil system is expediently used for the implementation, which has two measuring coils in differential connection, which have a different distance between the faces exhibit. A measuring coil system designed as a vibrating probe is advantageously used, which is located near the surface of the body, the axis of the two Measuring coils is parallel to the direction of magnetization of the body.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. The invention is shown schematically on the basis of one in the drawing Embodiment explained in more detail.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, wird ein den Prüfling darstellender Körper 1 in einem geschlossenen magnetischen Kreis gemessen. Der Körper 1 wird in einem Magnetjoch 2 mittels einer Erregerspule 3 in einem mit Sicherheit homogenen Feld magnetisiert. Der Körper 1 ist zwischen zwei Polplatten 4 des Joches 2 gespannt. Mit 5 ist das Feldmeßorgan angedeutet, dessen Sonde 6 mit seinen Meßspulen sich in Nähe der Körperoberfläche 7 befindet. Die Achse der Meß spulen ist mit 12 angedeutet. As can be seen from FIG. 1, a sample is shown Body 1 measured in a closed magnetic circuit. The body 1 is in a magnet yoke 2 by means of an excitation coil 3 in a definitely homogeneous one Field magnetized. The body 1 is stretched between two pole plates 4 of the yoke 2. With 5 the field measuring element is indicated, the probe 6 with its measuring coils itself is in the vicinity of the body surface 7. The axis of the measuring coils is indicated by 12.

In einem geschlossenen magnetischen Kreis ist der Entmagnetisierungsfaktor N gleich Null, außerdem wird eine homogene Entmagnetisierung durch ein Gegenfeld gewährleistet. Hierdurch sind die Nachteile der Messungen im offenen Kreis ausgeschaltet. In a closed magnetic circuit, the demagnetization factor is N is zero, and a homogeneous demagnetization is achieved by a Opposing field guaranteed. This eliminates the disadvantages of measurements in an open circuit.

Das Tangentialfeld des Körpers 1 nimmt zwischen den Polplatten 4 nach außen hin ab. Wenn die Gegenmagnetisierung den Körper 1 auf den Wert J = 0 bringt, ist kein Tangentialabfall mehr vorhanden. Zur Bestimmung von J = 0 wird in Anwendung des Erfindungsgedankens das Tangentialfeld in verschiedenen Abständen vom Körper 1 gemessen, wobei bei Feldgleichheit der Körper 1 der Wert von J = 0 ist. The tangential field of the body 1 takes place between the pole plates 4 outwards. When the counter magnetization sets the body 1 to the value J = 0 brings, there is no longer any tangential drop. To determine J = 0, in application of the inventive concept, the tangential field at different distances measured from the body 1, where the field 1 is equal to the value of J = 0 is.

Zur Messung wird vorteilhaft eine Schwingsondenanordnung 6 verwendet, wie sie schematisch in der Fig. 2 angedeutet ist. Bei diesem Schwingspulensystem sind zwei Meßspulen 8, 9 übereinandergewickelt, deren Stirnflächen 10, 11 einen Abstand haben, der vorteilhafterweise gleich dem der benötigten Feldmeßpunkte ist. An die Spulen 8, 9 ist eine nicht weiter dargestellte Anzeigeeinrichtung angeschaltet. Zur Anzeige von J = 0 wird eine Differenzschaltung der Meßspulen 8,9 hergestellt. Der Punkts = O (Tangentialfeldabfall gleich Null) kann somit sehr empfindlich eingestellt werden. Wird die Differenzschaltung der Spulen aufgehoben, so kann mit der gleichen Sonde das Feld direkt angezeigt werden. Der Doppelpfeil deutet die Schwingrichtung der Meßspulen 8, 9 an. Der Antrieb derselben kann nach in an sich bekannter Weise erfolgen. A vibrating probe arrangement 6 is advantageously used for the measurement, as indicated schematically in FIG. With this voice coil system are two measuring coils 8, 9 wound one above the other, the end faces 10, 11 of which one Have a distance which is advantageously equal to that of the required field measuring points. A display device (not shown) is connected to the coils 8, 9. A differential circuit of the measuring coils 8, 9 is made to display J = 0. The point = O (tangential field drop equal to zero) can thus be set very sensitively will. If the differential circuit of the coils is canceled, the same can be used Probe the field to be displayed directly. The double arrow indicates the direction of oscillation of the measuring coils 8, 9. The drive of the same can be done in a manner known per se take place.

Der untere Teil a von Fig. 2 zeigt die Anordnung der Spulen 8, 9 im Schnitt. The lower part a of FIG. 2 shows the arrangement of the coils 8, 9 on average.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for measuring the coercive field strength of ferromagnetic bodies with plane-parallel faces and constant cross-section in the direction of flow, in which this body is in a partially or completely closed, for demagnetizing the same serving magnetic circuit, for example in the form of a yoke with or without an air gap, is arranged and in which one or two Feldmeßorgane at different distances from the body surface to detect the tangential field of the body are arranged, characterized in that the tangential field during the process of demagnetizing the body at various distances from the body surface area is measured and compared that the demagnetization so far takes place until the tangential field measurement values are equal to zero when the body is magnetized is present in the selected intervals, and that thereupon, preferably with the same Field measuring organ or organs, the prevailing, generated by the excited magnetic circuit, The field strength corresponding to the coercive field strength of the body is measured.

2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized by a measuring coil system with two measuring coils in differential connection, which have a different End face distance (between 10 and 11) have (Fig. 2).

3. Arrangement according to claim 2, characterized by a vibrating probe formed measuring coil system, which is arranged in the vicinity of the surface of the body and whose coil axes are parallel to the direction of magnetization of the body.

4. Arrangement according to claim 2 and 3, characterized in that means are provided by the differential circuit for field measurement the measuring coils is canceled.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,044266; aAEG-Mitt. ", 42 (1952), pp. 184 to 188; “Ann. d. Phys. "

6th episode, 19 (1956), H. 1/2, pp. 10 to 18; »Year d. Research institute der A.E.G. «, 1938, pp. 123 to 126.