DE1764687A1 - Magnetische Bauteile fuer Wirbelstrommesszwecke,insbesondere Tachometer - Google Patents

Description

• Eagnetische Bauteile fUr WirbelstrommeBzwecke, insbesondere Tachometer Zusatz zum Patent (Patentanmeldung P 17 64 012. 9) Das Hauptpatent betrifft weichmagnetische Kompensationswerkstoffe mit niedriger Curietemperatur und daher stark temperaturabhängiger Sättigungspolarisation, die aus weichmagnetischem Ferritpulver mit stark temperaturabhängiger Sättigungspolarisation und einem Bindemittel, z. B. Kunststoff oder Gummi, bestehen. Es bezieht sich ferner auf Kompensationsbauteile, die nach dem Kunststoff-SpritzguBverfahren aus solchen Werkstoffen hergestellt und mit den Dauermagneten oder anderen Teilen des Magnetsystems durch Spritzen fest verbunden sind.
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung solcher Magnetsysteme.
• Bei den derzeitigen Dauermagnetwerkstoffen unteracheidet man bekanntlich zwischen anisotropen und isotrpopen Werkstoffen, wobei die letzteren in allen Raumrichtungen gleiche magnetische Eigenschaften aufweisen, während bei den anisotropen Werkstoffen eine Raumrichtung auf Kosten der anderen Raumrichtungen im Dauermagnet-GUtewert bevorzugt ist. Dabei werden beim gleichen Werkstoff Güteewertsteigerungen um Faktoren zwischen 3 und 6 durch Anisotropie erreicht. Man ist in den letzten Jahren auch mehr und mehr dazu bergegangen, den Einsatz von anisotropen Werkstoffen gegendber den isotropen Werkstoffen zu fördern. Bei den hier in erster Linie interessierenden Alnico-Dauermagneten wird die Anisotropie durch eine Wärmebehandlung im Magnetfeld erzeugt.
• Auf dem Gebiet der Wirbelstrom-Tachometer, wie sie in den Fig. 1 und 2 des Hauptpatentes dargestellt sind, werden mehrere Polpaare am Außenumfang der meist ringförmigen Dauermagnete bevorzugt. Eine Wärmebenhandlung in einem mehr als zweipoligen Magnetfeld, wie sie zur Erzeugung einer Anisotropie von Alnico-Dauermagneten notwendig wäre, ist jedoch insbesondere bei verhgltnismäßig kleinen Stückgewichten dieser Magnete alluz aufwendig, so daß man zur Zeit noch gezwungen ist, fEr solche Zwecke isotrope Magnete einzusetzen.
• Die Erfindung sieht vor, bei magnetischen Bauteilen fEr Wirbelstromzwecke, insbesondere Tachometer, anstelle isotroper Dauermagnetkörper mit mehreren Polpaaren mehrere anisotrope Dauermagnetkörper einzusetzen, mit denen entsprechend dem Hauptpatent die nach dem Kunststoff-Spritzverfahren hergestellten weichmagnetischen, aus weichmagnetischem Ferritpulver mit stark temperaturabhängiger Sättigungspolarisation und einem Bindemittel, z. B. Kunststoff oder Gummi, bestehenden Kompensationsteile durch Spritzen fest verbunden sind.
• Die bisher verwnedeten isotropen Guß-ader Sinter-Dauermagnetkörper messen bei den meisten Anwendungen auf Sollabmessungen geschliffen werden, da die für den praktischen Einsatz erforderlichen Maßtoleranzen kleiner als die GuB-und Sintertoleranzen sind. Aufgrund der stark Wberlegenen magnetischen Eigenschaften der anisotropen Daueaemagnetwerkstoffe können gemäß der Erfindung ungeschliffene Rohlinge eingesetzt werden, die einer Bearbeitung nicht bedürfen. Bei einer Ring-oder Zylinderform des Magnetsystems besteht ferner die Möglichkeit, die grdßeren Ma#-abweichungen dieser Rohlinge durch Verschieben auszugleichen.
• In Fig. 1 der Zeichnung ist in Form eines Beispiels ein gemß der Erfindung auagebildetes, für einen Geschwindigkeitsmesser bestimmtes ringförmiges magnetisches Bauteil in Ansicht dargestellt. Die Fig. 2 zeigt einen Sclmitt durch dieses Bauteil nach der Linie II-II der Fig. 1, die Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1.
• Wie ersichtlich, weist das magnetische Bauteil anstatt des sonst üblichen ringförmigen isotropen Dauermagnetkörpers, der z. B. aus Alnico 130 besteht, zwei parallel zueinander verlaufende anisotrope Dauermagnetplättcheii 1 aus Alnico 500 auf. Mit diesen PlCttchen 1 ist der nach dem Kunststoff-Spritzgu#verfahren hergestellte weichmagnetische, aus weichmagnetischem Ferritpulver mit stark temperaturabhängiger Sättigungspolarisation und einem Bindemittel bestehende Kompensationsteil 2 durch Spritzen fest verbanden. Mit N sind die Nordpole und mit S die Südpole der beiden Plättchen 1 bezeichnet.
• 3 veranschaulicht die nach dem Spritzgußverfahren leicht herstellbare Bohrung für die Aufnahme der nicht dargestellten Rotationsachse des Magnetsystems.
• Bei einem Vergleich eines solchen mit zwei anisotropen Dauermanetplättchen aus Alnico 500 ausgerüsteten magnetischen Bauteils mit einem Ublichen, mit einem isotropen ringförmigen Dauermagnetkörper aus Alnico 130 versehenen magnetischen Bauteil hat sich durch MeBwerte, die im gleichen Tachometer ermittelt worden sind, ergeben, daß zur Erzeugung des gleichen Wirbelstram-Drehmoments bei der Rotation der Magnete in einer diese umschließenden Aluminiumglocke für aie beiden gemmas der Erfindung zu verwendenen Plättchsn nur etwa ein Drittel des Gewichtes des üblichen Dauermagnetringes benötigt wird. Durch einlegen von Dauermagneten in die Spritzform und Magnetisieren der Plättchen können diese ohne nennenswerten Arbeitsaufwand durch magnetische Anziehung in die vorgeschriebene Lage gebracht werden. Unterschiedliche Längen der Plättchen können dadurch auageglichen werden, daß sie seitlich verschoben werden. Die dadurch entstehenden Abweichungen vom vorgeschriebenen Polwinkel zwischen zwei benachbarten Polen am Außenrand des Bauteils haben nur einen geringen Einfluß auf das Drehmoment.
• Mit magnetischen Bauteilen, wie sie der Erfindung zugrande liegen, sind eine Reihe von Versuchen unter Verwendung verschiedener Ferritanteile und Ferritsorten durchgeftihrt worden. Bei der Temperaturfehlerkompensation von Wirbelstrom-Meßwerten aus Dauermagnetkörpern und metallischen tompensationswerksioffen ist ein Fehlerausgleich nur bis auf einen Restfehler möglich, der dadurch zustande kommt, daß die Temperaturabhänigkeit der elektrischen Leifähigkeit der Wirbelstromglocke eine andere Kurvenform als die der Magnetisierung des Kompensationswerkstoffes hat. Dieser Restfehler, der bei den derzeit dblichen Autotachometern 1 bis 1, 5/10°, bezogen auf 20° C, beträgt, läßt sich nur durch den Einsatz mehrerer, parallel zueinander angeordneter Kompensationsteile mit unterschiedlichen Curiepunkten beseitigen. Ein solches Vorgehen ist sehr aufwendig. Wesentlich einfacher ist die Verwendung eines gemäß dem Hauptpatent zusammengesetzten Kompensationswerkstoffs, dessen Ferritanteil aus verschiedenen Zusammensetzungen mit voneinander abweichenden Curiepunkten besteht. So sind bei Versuchen, die mit einem magnetischen Bauteil der in den Fig.
• 1 bis 3 dargestellten Art unter Verwendung eines Kompensationswerkstoffs durchgefdhrt worden sind, der aus 20 Gewichtsprozent Kunststoff und 80 Gewichtsprozent Mangan-Zink-Ferritpulver bestand, das seinerseits zu je einem Fünftel aus Mangan-zink-Ferriten verschiedener Zusammensetzung und verschiedener Curiepunkte (-6° C, + 6° C, + 19° C, + 42° C, + 52° C) zusammengesetzt war, die aus der Fig. 4 ersichtlichen vorteilhaften Ergebnisse erzielt worden. Die Curiepunk-te sind dabei bei sehr kleinen Feldstärken ermittelt worden und daher niedriger als bei einer Beanspruchung mit stärkeren Dauermagnetfeldern. Auf der Abszisse 4 des in Fig. 4 aufgezeichneten Diagramms sind die Temperaturen-in °C, auf der Ordinate 5 die Temperaturfehler in % dargestellt. Die gestrichelten Linien 6 und 7 veranschaulichen die bisher gerade noch zugelassenen Temperaturfehlergrenzen von -1 S5 %/10° Cs bezogen auf denWert bei + 20° C, während die Kurve 8 die Temperaturfehler des gemäß der Erfindung den Versuchen zugrunde gelegten magnetischen Bauteils zeigt. Wie ersichtlich, weist dieses einen Temperaturfehler auf, der, wiederum bezogen auf + 20° C, bei allen Gebrauchstemperaturen zwischen-20 und + 60° a unter 1 % bleibt. An Magnetsys-teme fUr Autotachometer wird heute die Forderung gestellt, daß die Tachometeranzeige nach einer Erwärmung auf etwa 80° C, wie sie bei- : spielsweise bei der Lackierung der Karosserie des Fahrzeugs auftritt, in fertig montiertem Zustand möglichst unverändert bleibt. Bei den bekannten, mit einem ringförmigen isotropen Dauermagnetkörper versehenen Magnetsystemen war diese nach Erwärmung auf etwa 80° C auftretende Alterung erst unter den Wert von 1, 5 % zu bringen, nachdem ein Spezialwerkstoff mit flacherem Verlauf der Entmagnetissierungskurve auf der Grundlage des Werkstoffs Alnico 130 entwickelt worden war. Bei Vetwendung des anisotropen Dauermagnetwerkstoffs Alnico 500 wird diese störende, durch Erwärmung bedingte Alterung restlos beseitigt.
• Dieses Ergebnis wird durch die gUnstige Lage des Arbeitspunkts des Magnetsystems auf der Entmagnetisierungskurve des anisotropen Alnico 500, die sich etwas oberhalb des (B. H) mawPunkts befindet, und die dort allgemein viel größere magnetische StabilitCt gegenUber den Verhältnissen auf den krummlinigeren Entmagnetisierungekurven isotroper Werkstoffe erreicht. Bei den Bauteilen nach den Fig. 1 bis 3 ist die Feldstärke des Arbeitepunkta beispidsweise 50 Oe kleiner ala die des (B. H) max-Punkts.
• Die gemä# der Erfindung anzuwendenden, aus weichmagnetischem Ferritpulver und Kunststoff bestehenden Kompensationswerkstoffe mit niedrigem Curiepunkt besitzen gegenUber den bekannten metallischen Kompensationswerkstoffen niedrigere lußdichten. Sie können daher bei sehr starken Dauermagneten zur Temperatur-Fehlerkompensation unter Umstinden unzureichend sein. In solchen Fdllen ist es daher vorteilhaft, den ferrithaltigen Kompensationswerkstoff zum Teil durch kompakte Teile, z. B. Ringe oder Streifen, aus den bekannten metallischen Kompensationswerkstoffen zu ersetzen, die in an sich bekannter Weise ale magnetischer Febenschluß zum Dauermagnetfluß angeordnet werden, wobei dann die Magnete und Kompensationabauteile in bekannter Weise durch Kunststoffumspritzung zusammengehalten werden.
• Zum Stand der Technik gehören seit langem kunststoffgebundene Preß-und Spritzmagnete aus Dauermagnetpulvern, bei denen auch Teile aus Kompensationswerkstoffen mit t eingebracht werden. Sie haben mit magnetischen Bauteilen, wie sie der Erfindung zugrunde liegen, nur die Maßgenauigkeit des aus ihnen hergestellten Magnetsystems gemeinsam. Die Flußdichten und magnetischen GUtewerte solcher bekannten Magnete sind jedoch viel geringer.

Claims (8)

1. Magnetische Bauteile fUr Wirbelstrommeßzwecke, insbesondere Tachometer, bei denen nach dem Kunststoff-Spritzgußverfahren hergestellte weichmagnetische, aus weichmagnetischem Ferritpulver mit stark temperaturabhängiger Sättigungspolarisation und einem Bindemittel bestehende Kompensationsteile mit dem Dauermagnetwerkstoff durch Spritzen fest verbunden sind, nach Patent (Patentanmeldung P 17 64 012. 9), dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei anisotrope Dauermagnetkörper (1) aufweisen.

2. Magnetische Bauteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB sie ring-oder zylinderförmig und die anisoetropen Dauermagnetkorper (1) so geformt sind, daß die Pole (N, S) am Außenumfang der Bauteile liegen.

3. Magnetische Bauteile nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anisotropen Dauermagnetkdrper (1) aus Gu#- oder Sinterrohlingen bestehen.

4. Llagnetiscne Bauteile nach den AnsprUchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da# die Kompensationswerkstoffe (2) so zusammengesetzt sind, daß die Temperaturfehler der Heßgeräteanzeige beseitigt werden.

5. Magnetische Bauteile nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weichmagnetische Ferritpulver der Kompensationswerkstoffe (2), vorzugsweise Mangan-Zink-Ferritpulver, aus mehreren Zusammensetzungen mit verschiedenen Curiepunkten besteht.

6. Magnetische Bauteile nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei großeren Dauermagneten der Kompensationswerkstoff (2) zum Teil durch kompakte Teile metallischer Kompensatiouswerkstoffe ersetzt ist Patentansp r ü c h e t ~~~~~

7. Magnetische Bauteile nach den AnsprUchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnebkörper (1) solche Abmessungen haben, daB ihr Arbeitspunkt von dem (B. H) max-Punkt durch kleinere Gegenfeldstärken, vorzugsweise um etwa 50 Oe, abweicht.

8. Verfahren zur Herstellung von magnetischen Bauteilen nach den Ansprüchen 1 bis 82 dadurch gekennzeichnet, daß in die Spritzform Magnete eingelegt werden, die die anisotropen Dauermagnetkörper (1) in die vorgeschriebene Lage bringen.

L e e r s e i t e