DE3028410A1

DE3028410A1 - Messverfahren fuer die hysteresekurve von magnetischen werkstoffen

Info

Publication number: DE3028410A1
Application number: DE19803028410
Authority: DE
Inventors: Dietrich 5060 Bergisch Gladbach Steingroever; Erich Dr.-Ing. 5300 Bonn Steingroever
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-26
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1982-02-18
Also published as: US4449095A

Description

Patentanmeldung 25.7.1980

Messverfahren für die Hysteresekurve von magnetischen Werkstoffen

Die Erfindung betrifft ein Messverfahren für die Hysteresekurve B(H) bzw. J(H) von magnetischen Werkstoffen. Es findet Anwendung bei der Messung an weichmagnetischen und an hartmagnetischen Werkstoffen.

Es ist bekannt, Hysteresekurven von weich- und von hartmagnetischen Werkstoffen derart zu messen, dass die Messignale, die von an den Proben angeordneten Messelementen erzeugt werden, nach Verstärkung und gegebenenfalls nach Integration der B-Signale unmittelbar auf einen X-Y-Schreiber gegeben werden, sodass bei langsamer Änderung der magnetisierenden inneren Feldstärke H die gewünschten Kurven der Flussdichte B(H) oder Polarisation J(H) = B - μ₀ Η geschrieben werden. Dieses bekannte Verfahren erlaubt bei weichmagnetischen Stoffen nicht die Aufzeichnung bzw. Messung bei höheren Frequenzen als einigen Hz, während es bei hartmagnetischen Werkstoffen einen grossen Aufwand zum Erzeugen der zur Sättigung erforderlichen Feldstärke in einem Messjoch bedingt.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Sie betrifft ein Messverfahren für die Hysteresekurven von magnetischen Werkstoffen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte für die Flussdichte B bzw. für die Polarisation J und für die innere Feldstärke H in je einem Kanal eines schnellen Digitalspeichers (Transienten-Recorder) gleichzeitig, d.h. synchron gespeichert und dann entweder als Hysteresekurve langsam ausgeschrieben werden oder/und die Werte für einzelne Punkte der Kurve (Remanenz B_p, Koerzitivfeldstärke H_c usw.) angezeigt oder ausgedruckt werden.

Bei Messungen an weichmagnetischen Werkstoffen können erfindungsgemäss beliebig hohe Frequenzen und beliebige Kurvenformen (Sinus, Rechteck, Dreieck) verwendet werden und dennoch ein langsames Schreiben der entsprechenden Kurven oder Anzeigen der Werte erfolgen.

Bei dauermagnetischen Werkstoffen kann erfindungsgemäss die äussere Hysteresekurve im 1. und 2. Quadranten geschrieben werden, wenn mindestens die erste Amplitude des Feldes H zur Sättigung ausreicht und die zweite (d.h. die erste negative) Amplitude grosser als die Koerzitivfeldstärke jH_c der Polarisation J ist. Eine solche Feldstärke kann erfindungsgemäss mit verhältnismässig geringem Aufwand durch die periodische Entladung eines Kondensators mit abnehmender Amplitude in einem elektrischen Schwingkreis erzeugt werden, in dem die Induktivität als Magnetisierspule ausgebildet ist. Dies ist vor allem bei der Messung an hochkoerzitiven Ferrit-, Alnico- oder Seltenerd-Kobalt-Magneten der Fall.

Für das Speichern einer Hysteresekurve ist z.B. ein Zwei-Kanal-Transienten-Recorder mit ^-Speicherplätzen und 8 Bit-Auflösung geeignet.

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3ei Anwendung des erfindungsgemässen Messverfahrens auf metallische Stoffe soll -rfindungsgemäss die Frequenz des magnetisierenden Feldes so niedrig gehalten erden, dass keine die Messung störenden Wirbelströme auftreten.

in bekannter Weise werden die magnetischen Werte B und H der Probe mit an ihr ^geordneten Messelementen erfasst.

ine Ausführung der Erfindung zur Messung der Hysteresekurve von weichmagnetischen .erkstoffen ist in Fig. 1 dargestellt. Darin bedeuten:

1 ein Frequenzgenerator mit einstellbarer Frequenz und Kurvenform, < ein Verstärker,

3 eine Feldspule, die in ihrem Inneren ein magnetisches Wechselfeld erzeugt,

4 die zu messende Probe, z.B. in Form eines Stabes oder eines Blechstreifens, z. B. einer Epstein-Probe,

) eine die Probe umfassende Messspule für die Flussdichte B,

ΐ eine an der Probe anliegende Potentialspule für die innere Feldstärke H in der Probe,

7 ein Integrator B, der das Signal dB/dt der Messspule 5 zu B(t) integriert,

8 ein Integrator H, der das Signal dB/dt der Messspule 6 zur H(t) integriert, ".-} ein Trans ie nte η-Recorder mit je einem Kanal für B(t) und H(t),

3 ein X-Y-Schreiber, der von dem Transienten-Recorder gesteuert wird und die B(H)-Kurve des Werkstoffes der Probe aufzeichnet,

ein Anzeiger oder Drucker, der einzelne Werte der B(H)-Kurve anzeigt.

:e Verbindungen zwischen den Elementen der Schaltung sind einpolig gezeichnet,- ^deuten aber zweipolige Verbindungen.

t dem Frequenzgenerator und dem Verstärker wird in der Feldspule ein Strom und η entsprechendes Magnetfeld erzeugt. Die Signale der B- und der Η-Spule werden ch Integration in den beiden Kanälen des digitalen Transienten-Recorders geaichert und können in an sich bekannter Weise zum Steuern des X-Y-Schreibers er des Anzeigegerätes oder Druckers abgerufen werden. Es ergibt sich die in g. 1 in 10 dargestellte äussere Hysteresekurve der Probe.

t dem Anzeiger oder Drucker 11 werden erfindungsgemäss einzelne Werte der steresekurve, z.B. die Remanenz B_r, die Koerzitivfeidstärke _BH_C oder die Feidirke bei einer bestimmten Flussdichte, z.B. H₁₀ bei der Flussdichte 10 000 Gauss gegeben werden.

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Eine andere Ausführung der Erfindung, die zur Messung der Hysteresekurve von hartmagnetischen Werkstoffen geeignet ist, ist in Fig. 2 dargestellt. Darin bedeuten:

12 ein Kondensator mit der Kapazität C, der von einer Spannungsquelle auf eine einstellbare Spannung aufgeladen ist,

13 ein Hochstromschalter, z.B. ein Ignitron oder ein Thyristor,

14 eine Feldspule mit der Induktivität L, die so bemessen ist, dass zusammen mit der Kapazität C eine schwingende Entladung und damit ein schwingendes Magnetfeld in ihrem Inneren entsteht,

15 die zu messende Probe, z.B. in Form eines Stabes,

16 eine die Probe umfassende Messspule für die Flussdichte B,

17 eine an der Probe anliegende Potential spule für die innere Feldstärke H in der Probe,

18 ein Integrator B, der das Signal dB/dt der Messspule 5 zu B(T) integriert,

19 ein Integrator H, der das Signal dB/dt der Messspule 6 zu H(t) integriert,

20 ein Transienten-Recorder mit je einem Kanal für B(t) und H(t),

21 ein X-Y-Schreiber, der von dem Transienten-Recorder gesteuert wird und die B(H)-Kurve des Werkstoffes der Probe aufzeichnet,

22 ein Anzeiger oder Drucker, der einzelne Werte der B(H)-Kurve anzeigt.

Auch hier sind die Verbindungen einpolig gezeichnet, bedeuten aber zweipolige Verbindungen.

Bei dieser Ausführung der Erfindung wird durch die schwingende (periodische) Entladung des Kondensators 12 in der Spule 14 ein schwingendes Magnetfeld erzeugt. Es soll erfindungsgemäss so groß sein, dass die erste (positive) Amplitude H zur magnetischen Sättigung der Probe ausreicht und die zweite (negative) Amplitude mindestens so gross wie die Koerzitivfeldstärke jH_c der Probe ist. Soll die Hysteresekurve B(H) gemessen werden, so muss diese zweite Amplitude mindestens so gross wie die Koerzitivfeldstärke _ßH_c der B(H)-Kurve sein; soll die Hysteresekurve J(H) gemessen werden, so muss sie mindestens so gross wie die Koerzitivfeldstärke jH_c der J(H)-Kurve sein. Von den im Transienten-Recorder 20 gespeicherten Messwerten können wahlweise nur die Entmagnetisierungskurve bis _ßH_c oder jH_c aufgezeichnet werden (voll gezeichnet) oder auch die sich daran anschliessenden inneren Hystereseschleifen. Erfindungsgemäss kann die Entladung so bemessen sein, dass, wie in Fig. 2 dargestellt, die Probe nach dem Abklingen der Entladung vollständig entmagnetisiert ist.

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_ζ 3 O 2 8 A 1 ö⁴"

Mit dem Anzeiger oder Drucker 22 werden erfindungsgemäss einzelne Werte der Hysteresekurve, z.B. die Remanenz Β_ρ, die Koerzitivfeldstärke _BH_C und jH_c oder das Produkt (B H)_max angegeben.

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Leerseite

Claims

1) / Messverfahren für die Hysteresekurve von magnetischen Werkstoffen, dadurch ¹^' gekennzeichnet, dass die Messwerte für die Flussdichte B bzw. für die Polarisation J und für die innere Feldstärke H in je einem Kanal eines schnellen Digitalspeichers (Transienten-Recorder) gleichzeitig, d.h. synchron gespeichert werden und dann entweder als Hysteresekurve langsam ausgeschrieben werden oder/und die Werte für einzelne Punkte der Kurve (Remanenz B_p, Koerzitivfeidstärke H_c usw.) angezeigt oder ausgedruckt werden.

2) Messverfahren nach Anspruch 1), gekennzeichnet durch die Anwendung bei weichmagnetischen Werkstoffen.

3) Messverfahren nach Anspruch 2), dadurch gekennzeichnet, dass die zu messende Probe einem magnetischen Wechsel feld mit einstellbarer Kurvenform und Frequenz ausgesetzt wird.

4) Messverfahren nach Anspruch 1), gekennzeichnet durch die Anwendung bei hartmagnetischen Werkstoffen.

5) Messverfahren für die Hysteresekurven von magnetischen Werkstoffen nach Anspruch 4), dadurch gekennzeichnet, dass die zu messende Probe einem magnetischen Wechselfeld mit abnehmender Amplitude ausgesetzt wird.

6) Messverfahren nach Anspruch 4), dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Wechselfeld durch die periodische Entladung eines Kondensators in einer Feldspule erzeugt wird.

7) Messverfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Amplitude der Feldstärke H zur Sättigung der Probe ausreicht und die zweite Amplitude mindestens grosser als die Koerzitivfeldstärke jH_c ist.

8) Messverfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes so gewählt ist, dass keine die Messung verfälschende Wirbelströme auftreten.

9) Messverfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Werte B und H der Probe mit an ihr angeordneten Messelementen erfasst werden.

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