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Vorrichtung zum Prüfen von Permanentmagneten
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur
Prüfung von Permanentmagneten nach der Gattung des Hauptanspruchs. Permanentmagnete
werden in Elektromotoren einem Magnetfeld ausgesetzt, welches bei ausreichender
Stärke in der Lage ist, den Permanentmagneten an der ablaufenden Kante zu entmagnetisieren.
Tritt diese Erscheinung über Gebühr auf, ist der Elektromotor nicht in der Lage,
die vorgegebene Leistung zu erbringen. Vor dem Einbau der Permanentmagneten in den
Elektromotor müssen die Permanentmagneten daher geprüft werden. Zu diesem Zweck
wird kurzzeitig mittels eines Elektromagneten ein hohes Gegenfeld erzeugt und das
Verhalten des Permanentmagneten geprüft. Der Permanentmagnet ist nur dann in Ordnung,
wenn seine Entmagnetisierung danach einen bestimmten Prozentsatz nicht überschreitet.
Das starke magnetische
Gegenfeld zur Prüfung des Permanentmagneten
wird bei bekannten Prüfvorrichtungen mittels eines Elektromagneten erzeugt, wobei
der Strom durch den Elektromagneten mittels eines Thyristors geschaltet wird. Das
Löschen des Thyristors erfolgt dabei in bekannter Weise mittels Löschthyristoren.
Der zum Löschen nötige Strom wird dabei ebenfalls durch den Lastkreis geschickt,
so daß für kurze Zeit ein undefiniert hoher Strom im Lastkreis fließt und damit
das Feld des Elektromagneten verändert. Wird nunmehr das magnetische Gegenfeld so
eingestellt, daß eine Entmagnetisierung der Permanentma-gneten gerade nicht gegeben
ist oder einen bestimmten Prozentsatz nicht übersteigt, was üblicherweise auch dem
Zustand in den Elektromotoren entspricht, so kann, durch den Löschstrom bedingt,
das maximal zulässige magnetische Feld überschritten werden, was eine Entmagnetisierung
der Permanentmagneten zur Folge hat. Diese Erscheinung tritt auch dann auf, wenn
das Feld nur sehr kurzzeitig den höchsten zulässigen Wert überschreitet. Bei einer
Prüfung der Permanentmagneten mit den bekannten Prüfvorrichtungen wurden daher in
vielen Fällen die zu prüfenden Magnete entmagnetisiert. Zwar wurde zur Senkung der
Ausfallrate das magnetische Feld so verringert, daß ein zu hohes Feld auch beim
Abschalten nicht mehr auftreten konnte, jedoch ist ein solchermaßen angewendetes
Prüfverfahren nicht dazu geeignet, alle Magnete mangelnder Qualität auszuscheiden.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung
von Permanentmagneten mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, daß durch den Kurzschluß des Elektromagneten der Strom zur Masse
abgeführt
ist, so daß eine definierte Abschaltung des Magnetfeldes möglich ist. Dadurch wird
erreicht, daß eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten bei der Prüfung auch
dann nicht mehr gegeben ist, wenn der Prüfstrom und damit das magnetische Prüffeld
sich in der Nähe des Bereichs bewegt, bei dem eine Entmagnetisierung des Permanentmagenten
zu erwarten ist. Durch diese Maßnahme ist es daher einerseits eine praxisgerechte
Prüfung und andererseits eine sichere Prüfung mit reproduzierbaren Belastungswerten
bei minimalen Energieverbrauch - geringe Erwärmung der Prüfeinrichtung - möglich,
die zudem relativ schnell durchführbar ist, so daß auch eine Serienprüfung mit kurzen
Zeittakten zu realisieren ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung
möglich. Besonders vorteilhaft ist es, den Elektromagneten aus einer Elektromotoranordnung
zu bilden. Dadurch ist es möglich, den Permanentmagneten bereits in der Umgebung
zu testen, in der er später einmal eingesetzt werden wird. Das Ergebnis ist daher
besonders aussagekräftig. Der Magnetisierungsstrom für den Elektromagneten wird
vorteilhafter Weise durch einen Kondensator hoher Kapazität aufgebracht, der auf
eine fest vorgegebene Spannung aufgeladen wird.
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Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß einerseits ein hoher Magnetisierungsstrom
zur Verfügung steht und andererseits das Netzteil relativ einfach auszulegen ist,
da die Spitzenströme vom Kondensator aufgebracht werden. Günstig ist es weiterhin,
im Laststromkreis einen Belastungsvorwiderstand oder eine Drossel
anzuordnen.
Dadurch ist ein definierter und unter allen Umgebungsbedingungen konstanter Stromanstieg
zu erzielen, der ausreichend langsam genug ist, so daß eine definierte Abschaltung
erfolgen kann. Dies ermöglicht es, handelsübliche Meßschaltungen zu verwenden, die
einen zu schnellen Stromanstieg nicht verarbeiten kann. Die Strommessung erfolgt
zweckmäßiger Weise mittels eines Shuntwiderstandes, wobei der Spannungsabfall ein
Maß für den Strom durch den Elektromagneten ist. Zweckmäßigerweise ist die maximale
Stromstärke einstellbar, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung an die unterschiedlichen
Prüfbedingungen anpaßbar ist. Soll die Vorrichtung automatisch arbeiten, so ist
es zweckmäßig, daß die Zündung des Thyristors im Laststromkreis mittels einer Zündvorrichtung
erfolgt, wenn mittels einer Fühlvorichtung festgestellt ist, daß der Permanentmagnet
im Bereich des Elektromagneten ist. Dadurch ist eine schnelle vollautomatische Prüfung
von Permanentmagneten möglich. Um die Prüftaktzeit den Gegebenenheiten der Prüfvorrichtung
anzupassen, ist es zweckmäßig, daß eine Zündung solange verhindert wird, solange
der Kondensator nicht hinreichend aufgeladen ist. Dadurch wird ein falsches Arbeiten
der Prüfvorrichtung verhindert. Zweckmäßig ist es gleichzeitig, mit dem Schalten
des elektronischen Schalters zum Abschalten des Elektromagneten eine Austrageeinrichtung
zu aktivieren. Der geprüfte Permanentmagnet kann dadurch schnell aus der Prüfvorrichtung
entfernt werden. Aufgrund der hohen Ströme ist der elektronische Schalter zweckmäßiger
Weise als Thyristor ausgebildet.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung und Figur 2 den Stromverlauf
durch den Elektromagneten 2.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Figur zeigt eine Drossel
1 die an die positive Versorgungsspannungsleitung angeschlossen ist. Der Drossel
1 folgt ein Elektromagnet 2, für den beispielsweise der Anker eines Elektromotors
Verwendung findet. Vorteilhafter Weise wird dabei der Anker und das Gehäuse eines
solchen Elektromotors verwendet, in dem die Permanentmagnete später eingesetzt werden
sollen. Dem Elektromagneten 2, der gegenüber dem zu prüfenden Permanentmagneten
14 angeordnet ist, folgt ein Widerstand 3 der seinerseizs mit dem einen Anschluß
eines Thyristors 4 verbunden ist. An den Thyristor ist des weiteren ein Shuntwiderstand
9 angeschlossen, dessen weiterer Anschluß mit der negativen Versorgungsspannungsleitung
in Verbindung steht. Zwischen positiver und negativer Versorgungsspannungsleitung
ist ein Kondensator 13 geschaltet.
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Parallel zum Thyristor L, zum Vorwiderstand 3 und zum Elektromagneten
2 ist ein Thyristor 7 angeordnet. Der Zündeingang des Thyristors 7 steht mit einem
Schalter 6 in Verbindung, der seinerseits zu einem Zündgerät 5 führt.
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Der Schalter 6 ist durch einen induktiven Geber 15 steuerbar, wobei
der induktive Geber 15 so ausgebildet ist, daß er das Vorhandensein eines Permanentmagneten
in der Nähe des Elektromagneten 2 erkennt. Die am Shuntwiderstand 9 abgegriffene
Spannung wird einem Differenzverstärker 7 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Eingang
eines Komparators 11 in Verbindung steht. Der andere Eingang des
Komparators
11 ist mit einem Potentiometer 12 verbunden, mittels dem die Schaltschwelle des
Komparators 11 veränderbar ist. Der Ausgang des Komparators 11 steuert ein Zündgerät
8, dessen Ausgang mit dem Zündeingang des Thyristors 7 verbunden ist.
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Die Funktionsweise der Schaltungsanordung ist anhand der Figur 2 näher
erläutert. Beim Betätigen des Tasters 6, der entweder manuell oder durch den induktiven
Geber 15 betätigt wird, wird der Thyristor 4 gezündet, so daß ein Strom durch den
Elektromagneten 2 zu fließen beginnt. Der Strom, der durch den Elektromagneten 2
fließt, wird im wesentlichen durch den Kondensator 13 aufgebracht. Der Stromanstieg,
der in Figur 2 dargestellt ist, wird dabei im wesentlichen durch die Induktivität
der Drossel 1 und den Vorwiderstand 3 bestimmt und ist so gewählt, daß der Stromanstieg
nur so erfolgt, daß ein sicheres Schalten der Auswerteelektronik mit den Verstärkern
10, 11 und 12 gewährleistet ist. Dieser Strom, der z.B. bis zu 2000 A betragen kann,
wird durch den Shuntwiderstand 9 gemessen. Der Spannungsabfall am Shuntwiderstand
9 wird in den Differenzverstärker 10 ausgewertet und dem Komparator 11 zugeführt.
Ist der maximale Strom, d.h. die maximale Spannung am Shuntwiderstand 9 erreicht,
so kippt der Komparator 11 um.
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Dieser maximale Spannungswert ist mittels des Potentiometer 12 einstellbar
und an den jeweiligen Prüffall angepaßt. Mit dem Schalten des Komparators 11 wird
der Zündimpulsgeber 8 aktiviert, der seinerseits den Thyristor 7 durchsteuert. Mit
dem Durchsteuern des Thyristors 7 beim Erreichen des maximalen Stromes wird die
Kondensatorrestladung nach Masse abgeführt. Der maximal zulässige Strom IZ kann
daher nicht überschritten werden. Durch den Kurzschluß des Elektromagneten 2
baut
sich der Strom durch den Elektromagneten 2 und daher auch das Magnetfeld sehr rasch
ab, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Der Permanentmagnet 14 wird dadurch nicht
über'astet. Gleichzeitig mit dem Zünden des Thyristors 7 kann eine Austragvorrichtung
aktiviert werden, die den Permanentmagneten 14 aus dem Bereich des Elektromagneten
2 bringt und den nächsten Permanentmagneten in den Bereich des Elektromagneten 2
führt. In einer nun folgenden Messung des Magnetfeldes oder -flusses des Permanentmagneten
kann entschieden werden, ob der Permanentmagnet die Belastungsprüfung bestanden
hat oder nicht. Durch diese Querfeldbelastung des Permanentmagneten ist eine sichere
Entscheidung über die Qualität des Magneten möglich. Der Kondensator 13 wird anschließend
durch die Spannungsquelle automatisch wieder aufgeladen. Eine typische Ladespannung
ist beispielsweise 80 V. Als Kapazität des Kondensators 13 hat sich ein Wert von
20 mF als praktisch erwiesen. Der Kondensator 13 wird zweckmäßiger Weise durch ein
Netzteil aufgeladen, wobei der maximale Ladestrom durch einen Widerstand bestimmt
ist.
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Die Meßfolge ist daher im wesentlichen durch die Leistungsfähigkeit
des Ladenetzteils für den Kondensator 13 bestimmt. Die Drossel 1 und der Vorwiderstand
3 sind so gewählt, daß sich eine hinreichend flach verlaufende Anstiegsflanke ergibt,
die sich entsprechend Figur 2 als e-Funktion ausbildet. Die Steilheit der Anstiegsflanke
ist dabei so zu wählen, daß sich bei einer Serienprüfung eine schnelle Taktzeit
realisieren läßt, während andererseits die Auswertung auch mit üblichen Bauelementen
erfolgen soll.
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