DE2065480C3

DE2065480C3 - Process for the production of a device for the quantitative measurement of a mechanical stress

Info

Publication number: DE2065480C3
Application number: DE19702065480
Authority: DE
Inventors: Kazuo Tokio Nishimura
Original assignee: Ausscheidung aus: 20 58 267 KJC. Meidensha, Tokio
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-11-26
Publication date: 1976-02-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum quantitativen Messen einer mechanischen Beanspruchung, wobei mehrere magnetische Platten übereinander zu einem einstückigen Block lamelliert werden, an beiden Seiten des Blocks ein Paar Seitenplatten befestigt werden und hierdurch ein einstückiger Magnetkern mit vier Öffnungen gebildet wird, die sich durch den Magnetkern senkrecht zu den Platten erstrecken und symmetrisch sowie jeweils im Winkelabstand von etwa 90° zueinander derart angeordnet sind, daß die gedachten Verbindungslinien zwischen jeweils zwei diametral einander gegenüberliegenden öffnungen unter einem Winkel von etwa 45° zur Richtung der am Magnetkern angreifenden mechanischen Beanspruchung verlaufen, und wobei sodann eine Magnetisierspule durch das eine Paar sich diametral gegenüberliegender öffnungen hindurchgeführt und zum Aufbau eines Magnetfeldes an eine Stromquelle angeschlossen wird.The invention relates to a method for producing a device for the quantitative measurement of a mechanical stress, with several magnetic plates stacked on top of one another to form a one-piece block laminated, a pair of side plates are attached to both sides of the block and thereby a One-piece magnetic core is formed with four openings that extend through the magnetic core perpendicular to the Plates extend and symmetrically and in each case at an angular distance of about 90 ° from one another in such a way are arranged so that the imaginary connecting lines between two diametrically opposite one another Openings at an angle of about 45 ° to the direction of the attack on the magnetic core mechanical stress run, and then a magnetizing coil through the one pair diametrically opposite openings passed and to build up a magnetic field to a Power source is connected.

Eine solche Vorrichtung, die beispielsweise in der japanischen Patentschrift 31 495 beschrieben ist, dient zur Umwandlung einer mechanischen Spannung bzw. Kraft in eine entsprechende magnetostrictive Energieänderung, um somit die mechanische Spannung quantitativ zu erfassen. Der bei dieser bekannten Vorrichtung verwendete Magnetkern besteht im allgemeinen aus einem Material, das magnetisch nicht orientiert oder mechanisch unverformt ist.Such a device, which is described, for example, in Japanese Patent Specification 31 495, is used to convert a mechanical tension or force into a corresponding magnetostrictive change in energy, in order to quantitatively record the mechanical stress. The one known at this one Device used magnetic core is generally made of a material that is not magnetic oriented or mechanically undeformed.

Ein Material mit induzierter magnetischer Anisotropie wird gewöhnlich nach zwei verschiedenen Verfahrenhergestellt, undL zwarentweder durch Kaltwalzen oder durch Kühlen in einem magnetischen Feld. S Zur He;stellung des Magnetkerns nach dem Kaiiwalzverfahren muß das Material mit der einachsigen magnetischen Anisotropie genügend walzfähig sein. Überdies ist das kaltgewalzte magnetische Material so dünn, daß der Magnetkern, der aus laminierten PlattenAn induced magnetic anisotropy material is usually made by two different methods, either by cold rolling or by cooling in a magnetic field. S To position the magnetic core according to the cold rolling process, the material must be uniaxial magnetic anisotropy be sufficiently millable. Moreover, the cold-rolled magnetic material is like that thin that the magnetic core, which is made of laminated plates

von soich dünnem Material besteht, nicht frei von Verformungen sein kann, die durch eine senkrecht zu den laminierten Platten angreifende Belastung verursacht werden. Wenn zwei Seitenplatten an den beiden Seiten des Blocks aus laminierten magnetischen Platten mit Hilfe von Schrauben oder anderen entsprechenden Befestigungsmitteln befestigt sind, wird der Magnetkern durch den von den beiden Seitenplatten ausgeübten Druck mechanisch verformt. Wenn diese mechanische Verformung durch Erwärmen des Magnetkerns besei- made of such thin material cannot be free from deformations caused by a load acting perpendicular to the laminated panels. When two side plates are attached to both sides of the block of laminated magnetic plates with screws or other appropriate fastening means, the magnetic core is mechanically deformed by the pressure exerted by the two side plates. If this mechanical deformation is eliminated by heating the magnetic core

tigt werden soll, wird die durch Kaltwalzen erzeugteis to be taken is that produced by cold rolling

einachsige magnetische Anisotropie beeinträchtigt, so daß der Magnetkern zur Verwendung in einer Meßvorrichtung ungeeignet ist.uniaxial magnetic anisotropy deteriorates, so that the magnetic core is unsuitable for use in a measuring device.

Wenn dagegen ein bestimmtes magnetisches Material, wie beispielsweise ein genügend desoxidiertes Permalloy, das etwa 63% Nickel enthält, in einem Magnetfeld von einer Temperatur, die etwa dem Curiepunkt (z. B. 600⁰C) entspricht, um etwa 250°C abgekühlt wird, verschwindet die kristalline magnetisehe Anisotropie der kubischen Kristalle, vorausgesetzt, das magnetische Material wird mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, beispielsweise 10°C/Stunde, abgekühlt, und es wird eine monoaxiale magnetische Anisotropie in Richtung des Magnetfeldes, das bei erhöhter Temperatur aufgebaut worden ist, induziert. Während der Kühlvorgang fortschreitet, wird die Richtung des Magnetismus der einzelnen magnetischen Bereiche in Richtung des Magnetfeldes, in dem sich das Material befindet, ausgerichtet und fixiert. Wenn mehrere Magnetplatten von in dieser Weise hergestelltem anisotropischem Material zu einem Block lamelliert und zwei Seitenplatten unter Druck auf den beiden Seiten des Blocks aufgebracht werden, wird der Magnetkern — ähnlich wie im Fall des aus kaltgewalzten Platten hergestellten Magnetkerns — mechanisch verformt.In contrast, if a particular magnetic material, such as a sufficiently deoxidized Permalloy which contains about 63% nickel, corresponds to a magnetic field of a temperature which is about (z. B. 600 ⁰ C) the Curie point of about 250 ° C is cooled , the crystalline magnetic anisotropy of the cubic crystals disappears, provided that the magnetic material is cooled at a predetermined rate, for example 10 ° C / hour, and a monoaxial magnetic anisotropy in the direction of the magnetic field that has been built up at an elevated temperature, induced. As the cooling process progresses, the direction of the magnetism of the individual magnetic areas is aligned and fixed in the direction of the magnetic field in which the material is located. When a plurality of magnetic plates of anisotropic material produced in this way are laminated into a block and two side plates are applied under pressure to both sides of the block, the magnetic core is mechanically deformed, similar to the case of the magnetic core made of cold-rolled plates.

Diese Schwierigkeit wird vermieden, wenn ein Kern aus vorher laminierten magnetischen Platten, die mit den Seitenplatten fest verbunden sind, in einem Magnetfeld gekühlt wird, um einen Magnetkern mit monoaxialer magnetischer Anisotropie herzustellen. Zu diesem Zweck kann das Magnetfeld in der Weise gebildet werden, daß der Magnetkern, bei dem die laminierten Platten an den Seitenplatten befestigt sind, in einen Heizofen eingebracht wird, der von einer Magnetisier-Spule umgeben ist, und daß die Magnetisier-Spule mit einem intensiven elektrischen Strom erregt wird. Da der Magnetkern in diesem Fall eine beträchtliche Dicke hat, müßte die Magnetisier-Spule mit einem praktisch inoperablen hohen elektrischen Strom erregt werden, damit das diamagnetische Feld des Kerns überwunden wird. Wenn die magnetischen Platten, um dies zu vermeiden, getrennt voneinander im Magnetfeld gekühlt und danach miteinander lamelliert werden, werden die Betriebseigenschaften der dabei entstehenden magnetischen Platten beeinträchtigt, und zwar teilweise wegen der mechanischen Verformung des Magnetkerns auf Grund der von den SeitenplattenThis difficulty is avoided when using a core made from previously laminated magnetic disks the side plates are firmly connected to a magnetic core with cooling in a magnetic field to produce monoaxial magnetic anisotropy. For this purpose the magnetic field can be used in the way are formed that the magnetic core in which the laminated plates are attached to the side plates, is placed in a heating furnace which is surrounded by a magnetizing coil, and that the magnetizing coil is excited with an intense electric current. Since the magnetic core in this case is a has considerable thickness, the magnetizing coil would have to have a practically inoperable high electrical Current are excited so that the diamagnetic field of the core is overcome. When the magnetic To avoid this, panels are cooled separately from one another in a magnetic field and then laminated together the operating properties of the resulting magnetic disks are impaired, and partly because of the mechanical deformation of the magnetic core due to the side plates

herrührenden Druckspannung und teilweise wegen der strukturellen Empfindlichkeit des Magnetismus des verwendeten Materials. Wenn dagegen die Seitenplatten mit Hilfe eines Klebstoffes (also ohne Verwendung von Schrauben od. dgl.) miteinander verbunden werden, wird der Magnetkern gleichwoLl mechanisch verformt, und zwar auf Grund der Spannung, die beim Aushärten des Klebstoffes entsteht. Somit ist die oben beschriebene Schwierigkeit auch in diesem FaU gegeben.resulting compressive stress and partly because of the structural sensitivity of the magnetism of the material used. If, on the other hand, the side panels be connected to one another with the help of an adhesive (i.e. without the use of screws or the like), the magnetic core is mechanically deformed at the same time, due to the tension that occurs during hardening of the adhesive is created. Thus the difficulty described above is also given in this FaU.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels dem auf einfache Weise die Herstellung einer Vorrichtung der erwähnten Art von hoher Meßempfindlichkeit, jedoch von robustem konstruktivem Aufbau ermöglicht wird.The invention is therefore based on the object of eliminating the disadvantages mentioned and a method to create the aforementioned type, by means of which the production of a device in a simple manner mentioned type of high measurement sensitivity, but is made possible by a robust structural design.

Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen aufgeführt.The characteristics of the method according to the invention created to achieve this object result from claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are in the further Claims listed.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist folgendes von wesentlicher Bedeutung:In the method according to the invention, the following is of essential importance:

1. Der Magnetkern wird in eine heiße Atmosphäre vorgegebener Temperatur eingebracht.1. The magnetic core is placed in a hot atmosphere of a given temperature.

2. Ein Magnetisierstrom, der üblicherweise Gleichstrom ist, jedoch bei Wunsch auch Wechselstrom sein kann, wird einer Magnetisier-Spule zugeleitet, die durch zwei der im Magnetkern gebildeten Öffnungen eingeführt worden ist, wobei die beiden Öffnungen diejenigen sind, die zur Aufnahme der Erregerspule dienen, wenn der Magnetkern seine endgültige Ausbildung erhalten hat. Insgesamt wird hierdurch mittels eines geschlossenen Magnetkreises, der durch die erregte Magnetisier-Spule erzeugt wird, im Magnetkern eine einachsige Anisotropie induziert.2. A magnetizing current, which is usually direct current, but alternating current if desired can be, is fed to a magnetizing coil, which is formed by two of the in the magnetic core Openings has been introduced, the two openings being those intended to receive the Excitation coil are used when the magnetic core has received its final training. Overall will in this way by means of a closed magnetic circuit created by the energized magnetizing coil is generated, a uniaxial anisotropy is induced in the magnetic core.

3. Die dt-n Magnetkern umgebende heiße Atmosphäre wird bei in erregtem Zustand gehaltener Magnetisier-Spule mit vorgegebener Geschwindigkeit verringert, so daß die magnetische Anisotropie im Kern fixiert wird, wenn die Temperatur der heißen Atmosphäre allmählich reduziert wird.3. The hot atmosphere surrounding the dt-n magnetic core is kept in the excited state Magnetizing coil reduced at a predetermined speed, so that the magnetic anisotropy becomes fixed in the core when the temperature of the hot atmosphere is gradually reduced.

Es kann daher das erfindungsgemäße Verfahren angesehen werden als magnetisches Anlassen des Magnetkerns, und zwar mittels einer Magnetisier-Spule, die in gleicher Weise wie die schließlich endgültig am Magnetkern festzulegende Erregerspule am Kern angeordnet ist.The process according to the invention can therefore be viewed as the magnetic annealing of the Magnetic core, namely by means of a magnetizing coil, which in the same way as the finally finally on Magnet core to be determined excitation coil is arranged on the core.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in

Fig. 1 perspektivisch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Meßvomchtung,Fig. 1 is a perspective view according to the invention Process manufactured measuring device,

Fig. 2 in Seitenansicht einen aus magnetischen Platten bestehenden Block, der einen Teil der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung bildet,FIG. 2 is a side view of a block consisting of magnetic disks which forms part of the FIG. 1 device shown,

F i g. 3 ein Schahschema eines bei der Vorrichtung gemäß Fig.l verwendbaren elektrischen Schaltkreises, F i g. 3 is a schematic diagram of one in the device according to Fig.l usable electrical circuit,

F ig. 4 perspektivisch einen Magnetkern, der einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bildet, ftoFig. 4 is a perspective view of a magnetic core which forms part of the device according to FIG. 1, fto

Fig. 5 schematisch die Betriebsbedingungen, unter denen der in F ig. 4 gezeigte Magnetkern in einem Magnetfeld gekühlt wird,Fig. 5 schematically shows the operating conditions, under those of the in Fig. 4 magnetic core shown is cooled in a magnetic field,

Fig.b im Diagramm die magnetischen Eigenschaften der im Verfahren nach Fig. 5 hergestellten magnetischen Platte undFig.b in the diagram the magnetic properties the magnetic disk produced by the method of Fig. 5 and

Fig. 7 ebenfalls im Diagramm die Änderung der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Platte bei deren mechanischer Belastung.Fig. 7, also in the diagram, the change in magnetic properties of the magnetic disk when subjected to mechanical stress.

Die in Fig.l und 2 dargestellte Meßvorrichtung 10 weist einen Block 11 aus mehreren dicht laminierten magnetischen Platten 12 von vorgegebener Außenkontur auf. Die magnetischen Platten 12 besitzen nach innen gekrümmte konkave Ecken. Zwei im wesentlichen identische Seitenplatten 13a, 136 aus üblicherweise unmagnetischem Material sind mittels Schrauben 14a. 146. 14c, Hd an beiden Seiten des Blockes 11 befestigt. Der aus den magnetischen Platten 12 und den daran befestigten Seitenplatten 13a, 136 gebildete Stock 11 büdet somit einen einstückigen Magnetkern, der in F i g. 4 mit der Bezugsziffer 15 bezeichnet ist.The measuring device 10 shown in Fig.l and 2 has a block 11 of several tightly laminated magnetic plates 12 with a predetermined outer contour. The magnetic plates 12 have inwardly curved concave corners. Two substantially identical side plates 13a, 136 of usually non-magnetic material are secured by means of screws 14a. 146. 14c, Hd attached to both sides of the block 11. The stick 11, which is formed from the magnetic plates 12 and the side plates 13a, 136 attached thereto, thus forms a one-piece magnetic core, which is shown in FIG. 4 is denoted by the reference number 15.

Der Magnetkern 15 weist vier öffnungen 16a, 166und 17a, 17b auf, die sich durch den Block 11, d. h. durch die laminierten magnetischen Platten 12 und die Seitenplatten 13a, 136, in Richtung der Dicke des Magnetkerns 15 erstrecken. Die Öffnungen 16a, 166 und 17a, 176 sind symmetrisch und unter einem Winkelabstand von 90° zueinander derart angeordnet, daß die Verbindungslinien zwischen den sich diametral gegenüberliegenden Öffnungen mit der Richtung, in der eine Kraft f(Pfeil in Fig. 1) am Magnetkern 15 angreift, einen Winkel von ungefähr 45° einschließen. Zwei getrennte Spulen 18,19 sind durch die beiden Paare diametral sich einander gegenüberliegende Öffnungen 16a, 166 und 17a, 176 geführt. Die als Erregerspule dienende Spule 18 ist durch die öffnungen 16a, 166 und die als Meßspule dienende Spule 19 durch die Öffnungen 17a, 176 geführt. Die beiden Spulen 18, 19 kreuzen sich somit auf der Außenfläche der Seitenplatte 13a und schließen mit der Richtung der Kraft P einen Winkel von ungefähr 45° ein.The magnetic core 15 has four openings 16a, 166 and 17a, 17b which extend through the block 11, ie through the laminated magnetic plates 12 and the side plates 13a, 136, in the direction of the thickness of the magnetic core 15. The openings 16a, 166 and 17a, 176 are arranged symmetrically and at an angular distance of 90 ° from one another in such a way that the connecting lines between the diametrically opposite openings with the direction in which a force f (arrow in FIG. 1) on the magnetic core 15 attacks, enclose an angle of about 45 °. Two separate coils 18, 19 are guided through the two pairs of diametrically opposite openings 16a, 166 and 17a, 176. The coil 18 serving as the excitation coil is passed through the openings 16a, 166 and the coil 19 serving as the measuring coil is passed through the openings 17a, 176. The two coils 18, 19 thus cross one another on the outer surface of the side plate 13a and form an angle of approximately 45 ° with the direction of the force P.

Die Meßvorrichtung 10 bestehe somit aus dem Magnetkern 15, der von dem Block 11 aus laminierten magnetischen Platten 12 und den daran befestigten Seitenplatten 13a, 136 gebildet ist. Der Magnetkern 15 besitzt eine einachsige magnetische Anisotropie, die durch Kühlen des Magnetkerns 15 in einem Magnetfeld, das durch Erregung der Spule 18 induziert wird, gebildet ist. Die beiden Spulen 18, 19 sind relativ zueinander in der Weise angeordnet, daß sie eine gemeinsame Spulenebene aufweisen. An der Magnetisier-Spule 18 ist eine Wechselstromquelle 20 angeschlossen.The measuring device 10 thus consists of the magnetic core 15 which is laminated from the block 11 magnetic plates 12 and the side plates 13a, 136 attached thereto. The magnetic core 15 has a uniaxial magnetic anisotropy, which by cooling the magnetic core 15 in a magnetic field, which is induced by energizing the coil 18 is formed. The two coils 18, 19 are relative to each other in arranged in such a way that they have a common coil plane. At the magnetizing coil 18 is an AC power source 20 is connected.

Bei dem elektrischen Schaltkreis gemäß F i g. 3, der für die Meßvorrichtung 10 geeignet ist, entspricht der L-förmige Abschnitt 15 dem Magnetkern 15. Der relativ breite vertikale Steg 15a des L-förmigen Abschnittes 15 stellt eine von der Erregerspule 18 gebildete Wicklungsebene dar, die mit derjenigen magnetisier^nden Wicklungsebene identisch ist, die beim Kühlen des Magnetkerns 15 in einem Magnetfeld aufgebaut wird. Die magnetischen Eigenschaften, die von dieser magnetisierenden Wicklungsebene herrühren, sind durch eine Hystereseschleife a in Fig. 6 dargestellt, welche die Hystereseänderungen einer magneiomotorischen Kraft // in Abhängigkeit von einer idealen Flußdichle B wiedergibt. Der relativ dünne horizontale Querbalken 156 des L-förmigcn Abschnitts 15 gemäß F i g. 3 stellt dagegen eine von der Meßspule 19 gebildete Wicklungsebene dar, die zu der magnetisierenden Wicklungsebene senkrecht verläuft. Die magnetischen Eigenschaften, die von der Wicklungsebene der Meßspule 19 herrühren, sind isoperme Eigenschaften, wie durch eine Hystereseschleife 6 in F i g. 6 wiedergegeben. In the electrical circuit according to FIG. 3, which is suitable for the measuring device 10, the L-shaped section 15 corresponds to the magnetic core 15. The relatively wide vertical web 15a of the L-shaped section 15 represents a winding plane formed by the excitation coil 18, which coincides with that magnetizing winding plane is identical, which is built up when the magnetic core 15 is cooled in a magnetic field. The magnetic properties resulting from the magnetizing winding of this level are represented by a hysteresis loop a in Fig. 6, which represents the Hystereseänderungen a magneiomotorischen // force as a function of an ideal Flußdichle B. The relatively thin horizontal crossbeam 156 of the L-shaped section 15 according to FIG. 3, on the other hand, shows a winding plane formed by the measuring coil 19, which runs perpendicular to the magnetizing winding plane. The magnetic properties which originate from the winding plane of the measuring coil 19 are isopermal properties, as indicated by a hysteresis loop 6 in FIG. 6 reproduced.

Die Meßvorrichtung 10 wird folgendermaßen hergestellt: The measuring device 10 is manufactured as follows:

Zunächst werden mehrere magnetische Platten 12 übereinander lamelliert, wobei in jeder magnetischen Platte 12 vier Öffnungen 16,7. 166 und 17a. 176 in der beschriebenen geometrischen Anordnung gebildet sind. Die Seitenplatten 13a. 136 werden an den beiden Seiten des aus den laminierten magnetischen Platten 12 bestehenden Blocks 11 mit Hilfe der Schrauben 14a. 146. 14c, Mc/befestigt, wodurch der einstückige Magnetkern 15 entsteht.First, several magnetic plates 12 are laminated one on top of the other, in each of which magnetic Plate 12 has four openings 16.7. 166 and 17a. 176 are formed in the geometrical arrangement described. The side plates 13a. 136 are attached to both sides of the laminated magnetic disks 12 existing blocks 11 with the help of screws 14a. 146. 14c, Mc / attached, whereby the one-piece magnetic core 15 is created.

Danach wird eine Magne'.isier-Spule 18' durch die beiden sich diametral gegenüberliegenden Öffnungen 16a. 166 geführt und an eine Gleichstromquelle 21 angeschlossen, wie in Fig.4 und 5 schcmalisch angedeutet. Der mit der Magnetisier-Spule 18' versehene Magnetkern 15 wird nun in einen Heizofen 22 eingebracht, der mit einer reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise Wasserstoffgas, gefüllt ist. Die Magnetisier-Spule 18' wird von der Gleichstromquelle 21 mit einen vorgegebenen magnetisierenden Gleichstrom erregt, der von der Dicke des Magnetkerns 15 unabhängig ist; gleichzeitig wird die Temperatur im Heizofen 22 von etwa 600⁰C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 10°C/Stunde um etwa 250⁰C reduziert. Der dabei entstehende Magnetkern 15 ist dann mit einer einachsigen magnetischen Anisotropie versehen. Der Magnetkern 15 wird aus dem Heizofen 22 herausgenommen, worauf die Magnetisier-Spule 18' aus dem Magnetkern 15 entfernt wird. Die Erregerspule 18 wird dann durch die Öffnungen 16a, 166 in der gleichen Wicklungsebene, in der sich die Magnetisier-Spule 18' befand, hindurchgeführt, wogegen die Meßspule 19 durch die beiden anderen sich diametral gegenüberliegenden Öffnungen 17a. 176gefühn wird.A magnetizing coil 18 'is then inserted through the two diametrically opposite openings 16a. 166 out and connected to a direct current source 21, as indicated schematically in FIGS. The magnetic core 15 provided with the magnetizing coil 18 'is then placed in a heating furnace 22 which is filled with a reducing atmosphere, for example hydrogen gas. The magnetizing coil 18 'is excited by the direct current source 21 with a predetermined magnetizing direct current which is independent of the thickness of the magnetic core 15; at the same time the temperature in the heating furnace 22 of about 600 ⁰ C at a cooling rate of about 10 ° C / hour is reduced by about 250 ⁰ C. The resulting magnetic core 15 is then provided with a uniaxial magnetic anisotropy. The magnetic core 15 is taken out of the heating furnace 22, whereupon the magnetizing coil 18 'is removed from the magnetic core 15. The excitation coil 18 is then passed through the openings 16a, 166 in the same winding plane in which the magnetizing coil 18 'was located, whereas the measuring coil 19 is passed through the two other diametrically opposite openings 17a. 176 will feel.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird der Magnetkern 15 ausgeglüht, während er im Magnetfeld gekühlt wird, weswegen die innere mechanische Verformung des Magnetkerns 15 aufgehoben wird; die plastische Verformung der fest miteinander verbundenen Bauteile des Magnetkerns 15 trägt zu dessen Festigkeit bei. Beim Abkühlen des Magnetkerns 15 im Magnetfeld entsteht längs der geschlossenen magnetischen Linien 23 in den magnetischen Platten 12 ein magnetischer »Ableger« (Flg. 5). Dieser wird im Magnetkern 15 während dessen Abkühlung fixiert. Wenn daher der Magnetkern 15 bei normaler Temperatur verwendet wird, ist eine Achse geringer Magnetisierung lediglich in einer Richtung parallel zu den geschlossenen magnetischen Linien 23 vorhanden, so daß der Magnetkern 15 mit großer Empfindlichkeit auf eine mechanische Belastung anspricht.In the method described, the magnetic core 15 is annealed while it is cooled in the magnetic field is, therefore, the internal mechanical deformation of the magnetic core 15 is canceled; the plastic Deformation of the components of the magnetic core 15 that are firmly connected to one another contributes to its strength. At the Cooling of the magnetic core 15 in the magnetic field occurs along the closed magnetic lines 23 in the magnetic plates 12 a magnetic "offshoot" (Flg. 5). This is in the magnetic core 15 during its cooling fixed. Therefore, when the magnetic core 15 is used at normal temperature, there is one Low magnetization axis only in one direction parallel to the closed magnetic Lines 23 are present, so that the magnetic core 15 is highly sensitive to mechanical stress appeals to.

F i g. 6 zeigt Hystereseschleifen der magnetomotorischen Kraft H in Abhängigkeit von einer idealen Flußdichte B. wobei die Schleife a die magnetisierenden Eigenschaften der Erregerspule 18 und die Schleife 6die magnetisierenden Eigenschaften der Meßspulc 19 darstellt, deren Wicklungsebenc senkrecht zur Wicklungsebcnc der Erregerspule 18 verläuft. Das Kühlen der laminierten magnetischen Platten 12 in dem von den geschlossenen Magnetlinicn 23 gebildeten Magnetfeld ist insofern vorteilhaft, als die Kühlwirkung von dem diamagnetischen Feld nicht beeinflußt wird und somit die Kühlung im Magnetfeld unabhängig von der Dicke des Magnetkerns 15 ausgeführt werden kann. Es kann daher ein verhältnismäßig kleiner Magnetisierslrom verwendet werden.F i g. 6 shows hysteresis loops of the magnetomotive force H as a function of an ideal flux density B. Loop a representing the magnetizing properties of excitation coil 18 and loop 6 the magnetizing properties of measuring coil 19, the winding plane of which runs perpendicular to the winding plane of excitation coil 18. The cooling of the laminated magnetic plates 12 in the magnetic field formed by the closed magnetic lines 23 is advantageous in that the cooling effect is not influenced by the diamagnetic field and thus the cooling in the magnetic field can be carried out independently of the thickness of the magnetic core 15. A relatively small magnetizing current can therefore be used.

Wenn die Erregerspulc 18 von der Wechselstromquelle 20 mit einer stabilisierten Wechselstromspannung von Rechteck- oder Sinus-Wcllenform erregt und eine mechanische Spannung auf den Magnetkern 15 ausgeübt wird, ändern sich die magnetischen Eigenschaften der Amperewicklungen Nl bezüglich des Magnetflusses Φ, und zwar in der Weise, daß sich die rechteckige Hystereseschleife a gemäß F i g. 7 (die der Hystereseschleife a gemäß Fig.6 entspricht) zu der gestrichelten rechteckigen Hystereseschleife a'gemäß F i g. 7 verschiebt. Da jedoch die Sältigungseigenschaften praktisch nicht beeinträchtigt werden, kann der Magnetkern 15 auch als Sättigungsdrossel verwendet werden. Wenn ferner eine stabilisierte Wechselstromspannung von Rechteck- oder Sinus-Wellenform an die Erregerspule 18 angelegt wird, ist der Magnetfluß, der bei einer mechanischen Beanspruchung des Magnetkerns 15 mit der Meßspule 19 verknüpft ist, wesentlich größer als bei einer Meßvorrichtung, deren Magnetkern keine magnetische Orientierung, keine mechanische Verformung oder eine ungleichmäßige Bereichsverteilung aufweist. Die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte Mcßvorrichtung 10 besitzt daher eine große magnetostriktive Empfindlichkeit, die sich in einer vergrößerten Ausgangsspannung der Meßspule 19 äußert. Dies bedeutet, daß die Last, die an dem in Verbindung mit der Meßvorrichtung zu verwendenden elektrischen Schaltkreis angelegt werden muß, verringert und das Verhältnis von Signal zu Geräusch vergrößert wird.When the excitation coil 18 is excited by the alternating current source 20 with a stabilized alternating current voltage of rectangular or sinusoidal shape and a mechanical tension is exerted on the magnetic core 15, the magnetic properties of the ampere windings Nl change with respect to the magnetic flux Φ, in the manner that the rectangular hysteresis loop a according to FIG. 7 (which corresponds to the hysteresis loop a according to FIG. 6) to the dashed rectangular hysteresis loop a ′ according to FIG. 7 moves. However, since the saturation properties are practically not impaired, the magnetic core 15 can also be used as a saturable reactor. Furthermore, if a stabilized alternating current voltage of square or sine wave form is applied to the excitation coil 18, the magnetic flux which is linked to the measuring coil 19 when the magnetic core 15 is mechanically stressed is significantly greater than in a measuring device whose magnetic core has no magnetic orientation , has no mechanical deformation or an uneven distribution of areas. The measuring device 10 produced according to the method described therefore has a high magnetostrictive sensitivity, which is expressed in an increased output voltage of the measuring coil 19. This means that the load to be placed on the electrical circuit to be used in connection with the measuring device is reduced and the signal-to-noise ratio is increased.

Wenn im Betrieb die Erregerspulc 18 von der Wechselstromquellc 20 mit einer stabilisierten Wechselstromspannung von Sinus- oder Rechteck-Wellenform erregt und die zu messende mechanische Spannung auf den Magnetkern 15 in Richtung des Pfeils P gemäß Fig. 1 ausgeübt wird, wird der Magnetfluß Φ. der von dem durch die Erregerspule 18 fließenden Strom induziert wird, verzerrt und somit gezwungen, die Meßspule 19 zu schneiden, so daß die Mebspule 19 eine elektrische Spannung, die der aufgebrachten mechanischen Spannung proportional ist. erzeugt. Die erhaltene elektrische Spannung stellt somit ein Maß für die mechanische Spannung dar.If, during operation, the excitation coil 18 is excited by the alternating current source 20 with a stabilized alternating current voltage of sine or square wave form and the mechanical tension to be measured is exerted on the magnetic core 15 in the direction of the arrow P in FIG. 1, the magnetic flux Φ. which is induced by the current flowing through the excitation coil 18 is distorted and thus forced to cut the measuring coil 19, so that the measuring coil 19 has an electrical voltage which is proportional to the applied mechanical stress. generated. The electrical voltage obtained is therefore a measure of the mechanical stress.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

2Ü65 480 file claims:

1. A method of manufacturing a device for the quantitative measurement of mechanical stress, wherein a plurality of magnetic plates are laminated one on top of the other to form a one-piece block, a pair of side plates are attached to both sides of the block, and thereby a one-piece magnetic core is formed with four openings that extend through Extend the magnetic core perpendicular to the plates and are symmetrical and each arranged at an angular distance of about 90 ° to each other in such a way that the imaginary connecting lines between two diametrically opposed openings run at an angle of about 45 ° to the direction of the mechanical stress acting on the magnetic core and wherein then a magnetization coil by a pair of diametrically opposed openings guided and is connected to the structure of a magnetic field to a current source, characterized in that single-axis like in the magnetic core for generating a magnetic anisotropy held in the excited state

a) the magnetic core is placed in a hot atmosphere of a predetermined temperature and

b) the temperature of this atmosphere at a given rate to a given one Temperature is decreased.

2. The method according to claim 1, characterized in that the atmosphere is at a temperature is heated near the Curie point.

3. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the atmosphere is ^{reduced by 250 0} C with a cooling rate of about 10 ° C / h.