DE3609530A1 - Verfahren und geraet zum automatischen kalibrieren von dauermagneten - Google Patents

Verfahren und geraet zum automatischen kalibrieren von dauermagneten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum automatischen Kalibrieren von Dauermagneten, bzw. von Dauermagnetsystemen mit Dauermagneten und Weicheisen-Polstücken, d. h. zum Einstellen ihres Arbeitspunktes auf einen vorgewählten Wert auf der Entmagnetisierungskurve im zweiten Quadranten der Hysteresekurve.
Es ist bekannt, dieses Einstellen des Arbeitspunktes, auch Abgleichen genannt, durch Anlegen eines zunächst ansteigenden magnetischen Wechselfeldes vorzunehmen, bis der abzugleichende Magnet im gewünschten Arbeitspunkt liegt. Dies wird dabei laufend geprüft, indem seine Feldstärke oder sein magnetischer Fluß gemessen werden. Ist der gewünschte Wert erreicht, läßt man das Wechselfeld wieder abklingen.
Dieses bekannte Verfahren ist bei Magneten mit hoher Koerzitivfeldstärke nicht oder nur mit großem Aufwand durchführbar, z. B. bei solchen aus Seltenerd-Kobalt-Verbindungen, aus Barium-Ferriten und anderen entsprechenden Werkstoffen. Die zum Abgleichen erforderliche hohe entmagnetisierende Feldstärke kann nur mit einer hohen Stromdichte und damit verbundener Erwärmung der Feldspulen erreicht werden, da der Strom während des ganzen Vorganges fließen muß.
Ein anderes bekanntes Verfahren arbeitet mit entmagnetisierenden Feld-Impulsen, deren Stärke fortlaufend gesteigert wird, bis der gewünschte Arbeitspunkt erreicht ist (DPA 33 12 751.4). Da die Impulse nur kurz dauern, ist die Erwärmung der Feldspulen wesentlich kleiner. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß wenn die Stärke der Impulse in großen Schritten gesteigert wird, nur ein grober Abgleich erfolgt, oder daß sie in kleinen Schritten gesteigert wird, sodaß zwar ein feinerer Abgleich erfolgt, dafür aber viele Schritte nötig sind, was wieder längere Zeit benötigt.
Diese Nachteile der bekannten Verfahren werden bei der Erfindung vermieden. Sie erlauben ein Abgleichen von Dauermagneten in einem möglichst kurzen Zeitraum.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die entmagnetisierende Feldstärke der Impulse jeweils aus dem Verhältnis des bereits erreichten Arbeitspunktes zu dem gewünschten Arbeitspunkt neu bestimmt wird.
Nach der Erfindung wird, wenn der vorhergehende Impuls zu hoch war, sodaß der gewünschte Arbeitspunkt überschritten worden ist, die Impulsstärke verkleinert, nachdem vorher mit einem Magnetisier-Impuls bis zur Sättigung wieder aufmagnetisiert worden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruches 1 und der folgenden Ansprüche gekennzeichnet.
In Fig. 1 ist es am Verlauf einer Hysteresekurve B(H) dargestellt. Die magnetische Sättigung wird mit der Feldstärke H s erreicht, die Arbeitsgerade sei A mit dem gewünschten Arbeitspunkt B Soll , die aufeinanderfolgenden Impulse entmagnetisieren auf der äußeren Hysteresekurve bis 0, 1, 2 und 3. Die zugehörigen Impulsstärken sind J 0, 1/2 · J 0, 3/4 · J 0 und 5/8 · J 0.
Erfindungsgemäß werden die Impulsstärken nach der Reihe (1 + 1/2 n ) bemessen, sodaß der erste entmagnetisierende Impuls (n = 0) mindestens die Stärke J 0 des zur vollständigen Entmagnetisierung erforderlichen Impulses hat, der folgende die Stärke J 1 = (1 - 1/2) · J 0, dann, falls der Arbeitspunkt noch nicht erreicht worden ist: J 2 = (1 + 1/4) × J 1 oder, falls er überschritten worden ist: J 2′ = (1 - 1/4) × J 1.
Im letzten Fall wird vor dem Entmagnetisier-Impuls J 2′ zunächst wieder bis zur Sättigung aufmagnetisiert. Der nächste Impuls J 2 hat dann die Stärke (1 + 1/8) × J 2 oder (1 - 1/8) × J 2, je nach dem nun erreichten Arbeitspunkt. Der n-te Impuls soll die Stärke J n = (1 ± 1/2 n ) × J n-1 haben.
In bekannter Weise kann nach jedem Impuls eine oszillierende Entladung folgen, die den erreichten Arbeitspunkt stabilisiert. Sie ist bei C angedeutet.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine programmierbare Steuerung verwendet werden, welche den Kondensator des Impulsmagnetisierers auf entsprechende Spannungsstufen U n auflädt, sodaß auch entsprechend starke Entmagnetisier-Impulse J n erfolgen.
Nach dem Verfahren und mit dem Gerät der Erfindung kann der Abgleich eines Dauermagneten auf einen beliebigen Arbeitspunkt seiner Entmagnetisierungskurve mit entmagnetisierenden Impulsen schnell und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Für einen Abgleich auf ±1% sind z. B. höchstens 7 Impulse erforderlich, denn 1/27 ≦ωτ 0,01.
Ein Gerät zum Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 2 dargestellt. Darin sind:
  • 1 ein vorzugsweise aus lamelliertem Eisen bestehendes Magnetisier- Joch in U-Form
  • 2 die auf seinen Schenkeln am Luftspalt angeordneten Feldspulen, die mit
  • 3 dem Impuls-Magnetisierer verbunden sind. Dieser besteht aus einer Kondensatoren-Batterie, die über einen Hochstrom-Schalter auf die Feldspulen entladen wird.
  • 4 ist der zu kalibrierende Dauermagnet,
  • 5 eine ihn umgehende, seinen Fluß messende Spule,
  • 6 ein Fluxmeter für diesen Fluß,
  • 7 ein Rechner, der aus den Flußmeßwerten im Verhältnis zu dem gewünschten Wert den jeweils nächsten Impuls errechnet und den Impulsmagnetisierer steuert.
Die Messung der erreichten Magnetwerte kann auch mit anderen bekannten Verfahren und Sensoren erfolgen, z. B. mit Hallsonden, mit Drehzahlmessern, mit Photo-Sensoren für einen Zeiger-Ausschlag u. s. w.

Claims (6)

1) Verfahren zum automatischen Einstellen des Arbeitspunktes von Dauermagneten auf einen bestimmten Wert mittels aufeinanderfolgender entmagnetisierender Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstärke jeweils aus dem Verhältnis des erreichten Arbeitspunktes zu dem gewünschten Arbeitspunkt neu bestimmt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Impulsstärken nach der Reihe (1 ± 1/2 n ) bemessen werden.
3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste entmagnetisierende Impuls J 0 mindestens über den gewünschten Arbeitspunkt hinausführt, daß der folgende J 1 die Stärke (1 - 1/2) · J 0 = 1/2 · J 0 hat und daß die folgenden Impulse J n die Stärke (1 ± 1/2 n ) · J n-1 haben.
4) Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstärke vergrößert wird, wenn der Arbeitspunkt noch nicht erreicht ist.
5) Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsstärke verkleinert wird und vor dem Impuls ein Magnetisier- Impuls bis zur Sättigung des Magneten erfolgt, wenn der vorhergehende Impuls zu hoch war, sodaß der Arbeitspunkt überschritten worden ist.
6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem entmagnetisierenden Impuls eine oszillierende Entladung folgt.
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