DE871185C

DE871185C - Device for measuring magnetization curves

Info

Publication number: DE871185C
Application number: DEN3798A
Authority: DE
Inventors: Erich Dr-Ing Steingroever
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-04-21
Filing date: 1951-04-21
Publication date: 1953-03-19

Description

Gerät zum Messen von Magnetisierungskurven Die Erfindung betrifft Geräte für die Messung von Magnetisierungskurven an ferromagnetischen Werkstoffen, besonders an Dauermagneten.Device for measuring magnetization curves The invention relates to devices for the measurement of magnetization curves on ferromagnetic materials, especially on permanent magnets.

Bei den bekannten Geräten erfordert die Messung der Induktion B besondere Vorkehrungen. So wird bei dem Spannungsmesserjoch nach H. N e u -in a n n die Induktion mit einer an ein ballistisches Galvanometer angeschlossenen Meßspule, die um die Prohenmitte gewickelt ist, ermittelt wobei die Sprünge der Induktion von Meßpunkt zu Meßpunkt einzeln abgelesen und summiert werden müssen. um die tatsächlichen Induktionswerte zu erhalten. In the known devices, the measurement of the induction B requires special Precautions. Thus in the voltmeter yoke according to H. N e u -in a n n the induction with a measuring coil connected to a ballistic galvanometer, which around the Prohenmitte is wound, determined whereby the jumps of the induction of the measuring point must be read and totaled individually for each measuring point. the actual induction values to obtain.

Bei dem Doppeljochmagnetprüfer nach F. S t ä b -1 e i n und R. S t e i n i t z ist der gesamte magnetische Kreis doppelt ausgebildet. um in einer Art magnetischer Brücke die Induktion durch den Fluß in einem Brückenzweig zu ermitteln. Für beide Verfahren muß der Querschnitt der Proben bekannt sein, für das zweite Verfahren auch die Länge der Probe.In the case of the double yoke magnet tester according to F. S tä b -1 e i n and R. S t e i n i t z the entire magnetic circuit is designed twice. around in a way magnetic bridge to determine the induction by the flux in a bridge branch. For both methods, the cross-section of the specimens must be known, for the second Procedure also the length of the sample.

Die Erfindung erlaubt die unmittelbare Messung der Induktionswerte bei Magnetisierung der Proben in einem einfachen loch mit geschlossenem magnetischem Kreis ohne Kenntnis des Probenquerschnitts; s.ie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der magnetischen Induktion B innerhalb der NVei cheisenpole eines geschlossenen magnetischen Joches oder zwischen Pol und Probe unmittelbar an der Probengrenzfläche erfolgt. The invention allows the induction values to be measured directly when the samples are magnetized in a simple hole with a closed magnetic Circle without knowledge of the specimen cross-section; s.ie is characterized in that the measurement of the magnetic induction B within the NVei iron poles of a closed one magnetic yoke or between the pole and the sample directly at the sample interface he follows.

Zur Messung der Induktion können die bekaunten Verfahren herangezogen werden. Besonders vorteilhaft ist es. in dem Weicheisenpol des Joches eine Meßwicklung anzuordnen. die einen Weicheisenkern umschließt, dessen Querschnitt die Meß- fläche darstellt. Die Meßwicklung wird mit einem ballistischen Galvanometer oder besser mit einem richtkraftlosen Flußmesser verbunden, Ider die jeweilige Induktion in dem Spulenkern und damit auch in wider Meßprobe anzeigt, sofern nur die Probe mindestens (den ganzen Querschnitt derselben bedeckt. Es kann zur Messung der Induktion aber audh in bekannter Weise eine Wismutspirale in Verbindung mit einer Widerstandsmeßeinrichtung verwandt werden oder eine von einem Hilfsstrom durchflossene und den Halleffekt aufweisende, insbesondere aus Germanium bestehende Metallplatte in Verbindung mit einem elektrischen Spannungsmesser; dabei ist darauf zu achten, daß die Dicke dieser Mefallplatte oder der Wismutspirale so gering gehalten wird, daß kein zu großer, das Meßergebnis fälschender magnetischer Widerstand an Idieser Stelle entsteht. Die Verwendung einer den Halleffekt aufweisenden Metallplatte ist besonders vorteilhaft, da der entstehende Meßstrom linear proportional der Induktion ist und in Weiterbildung des Erfindungsgedankens mit einem zweiten, der magnetischen Feldstärke H am Ort Ider Probe proportionalen Strom unter Verwendung eines elektrodynamischen Drehspulinstruments zu einer umnittelbaren Anzeige des Produkts B X H zusammengesetzt werden kann; der der Feldstärke H proportionale Strom wird dabei In bekannter Weise einem im Felde der Feldstärke .H rotierenden Spule oder einem rotierenden magnetischen Spannungsmesser mit Kommutator entnommen, die an der seitlichen Oberfläche in der Nähe der Probenmitte oder in Weiterausgestaltung der Erfindung ari dem der InduktionsmeBeinrichtung benachbarten Probenende angeordnet sind. The known methods can be used to measure the induction will. It is particularly beneficial. a measuring winding in the soft iron pole of the yoke to arrange. which encloses a soft iron core, the cross-section of which the measuring area represents. The measuring winding is made with a ballistic galvanometer or better connected to a flux meter without directional force, Ider the respective induction in the coil core and thus also in the measured sample, provided that only the sample is at least (The whole cross-section of the same covers. It can be used to measure the induction, however also in a known manner a bismuth spiral in connection with a resistance measuring device be used or an auxiliary current flowing through it and the Hall effect having, in particular made of germanium, metal plate in connection with an electrical voltmeter; Care must be taken that the thickness of this Mefallplatte or the bismuth spiral is kept so small that no too large, the measurement result of falsifying magnetic resistance occurs at this point. The use of a metal plate exhibiting the Hall effect is particularly advantageous, because the resulting measuring current is linearly proportional to the induction and in further development of the inventive concept with a second, the magnetic field strength H at the site Current proportional to the sample using a moving coil electrodynamic instrument can be combined to form a direct display of the product B X H; the the current proportional to the field strength H is thereby in a known manner one in the field the field strength .H rotating coil or a rotating magnetic voltmeter with commutator taken on the side surface near the center of the specimen or in a further development of the invention ari that adjacent to the induction measuring device Sample end are arranged.

Als Beispiel der Erfindung ist ein Gerät zur Messung der Entmagnetisierungskurve von Dauermagneten in Abb. I dargestellt. In einem geschlossenen Eisenrahmen I sind zwei Pole 2 und 3 verschiebbar angeordnet, die von den beiden Feldspulen 4 umgeben sind; diese werden in bekannter Weise über Polwender und Stromregler gespeist. An example of the invention is an apparatus for measuring the demagnetization curve of permanent magnets shown in Fig. I. In a closed iron frame I are two poles 2 and 3 arranged displaceably, which are surrounded by the two field coils 4 are; these are fed in a known manner via pole changers and current regulators.

Der Pol 2 enthält in der Mitte seiner der Probe 5 zugewandten Stirnfläche die Induktionsmeßeinrichtung 6, die mit einem Anzeigeinstrument 7 verbunden ist, z. B. mit einem richfl;raftlosen Fluß messer oder einem ballistischen Galvanometer. Die magnetische Feldstä'rke' H am Ort der Probe wird mit einer rotierenden Meßspule und dem Drehspulinstrument g ermittelt.The pole 2 contains in the middle of its end face facing the sample 5 the induction measuring device 6, which is connected to a display instrument 7, z. B. with a raftless flow meter or a ballistic galvanometer. The magnetic field strength H at the location of the sample is measured with a rotating measuring coil and the moving coil instrument g determined.

Abb. 2 zeigt gemäß Ausführung des Erfindungsgedankens eine in dem Weicheisenpol angeordnete Meßspule in vergrößerter Darstellung. Über dem Weicheisenkern 10 ist die Wicklung 11 angeordnet, die mit dem richtkraftlosen Zeigerflußmesser 12 verbunden ist. Der Weicheisenkern ist zylindrisch ausgebildet; er bildet mit dem Polschuh den schmalen Spalt 13, der mit unmagnetischem Werkstoff ausgefüllt ist, so Idaß die Meßwicklung vor Verunreinigung geschützt und ihre Lage von außen sichtbar ist. Der Verlauf der magnetischen Kraftlinien ist gestrichelt dargestellt: sie haben im Innern der Probe die gleiche Dichte wie im Weichei-senkern der Meßspule; demnach wird die Windungszahl der Meßspule mit n = #/α # α/B # 1/F Windungen ausgefirhrt, worin 0/a die Empfindlichkeit des magnetischen Flußmessers, B/a die gewünschte Induktionsempfindlichkeit und F den Querschnitt des Spulenkerns bedeuten. Fig. 2 shows according to the embodiment of the inventive concept one in the Measuring coil arranged on a soft iron pole in an enlarged view. Above the soft iron core 10, the winding 11 is arranged, which with the directional force-less pointer flux meter 12 is connected. The soft iron core is cylindrical; he trains with the pole piece the narrow gap 13, which is filled with non-magnetic material is, so Idaß the measuring winding is protected from contamination and its location from the outside is visible. The course of the magnetic lines of force is shown in dashed lines: they have the same density inside the sample as in the soft core of the measuring coil; accordingly, the number of turns of the measuring coil is n = # / α # α / B # 1 / F turns executed, where 0 / a is the sensitivity of the magnetic flux meter, B / a is the desired induction sensitivity and F is the cross section of the coil core.

Die Messung einer Entmagnetisierungskurve mit dieser Anordnung nach der Erfindung erfolgt folgendermaßen: Zunächst wird der Zeiger des richtkraftlosen Flußmessers mit einem Hilfsstrom auf Null gebracht. Nun wird Idiie völlig entmagnetisierte Probe eingelegt und bi.s zur Sättigung magnetisiert, wobei -der Zeiger des Flußmessers auf einen entsprechenden Wert der Induktion ausschlägt. Nach Ausschalten des Magnetisierungsstroms geht der Zeiger auf einen nahe dem Remanenzpunkt gelegenen Wert der Induktion B zurück. Mit einem regelbaren Gegenfeld können nun weitere Werte der Induktion im 2. Quadranten oder Magneti-sierungskurve unmittelbar eingestellt werden. Die zugehörigen Werte der Feldstärke H werden jeweils auf dem Feldstärkenanzeiger abgelesen. The measurement of a demagnetization curve with this arrangement according to the invention is carried out as follows: First, the pointer of the directional forceless Flux meter brought to zero with an auxiliary current. Now Idiie becomes completely demagnetized Sample inserted and magnetized to saturation, whereby -the pointer of the flowmeter to a corresponding value of the induction. After switching off the magnetizing current the pointer moves to a value of induction B near the remanence point return. With a controllable opposing field, further values of the induction in 2. Quadrants or magnetization curve can be set immediately. The associated Field strength H values are read from the field strength indicator.

Wenn der Querschnitt ider Meßfläche klein gegen den Probenquerschnitt ist, kann letzterer punktweise abgetastet werden und damit eine Ungleichheit der magnetischen Eigenschaften innerhalb des Querschnitts gemessen werden. Soll ein Durchsclmittswert über die ganze Probe gewonnen werden, so wird der Querschnitt des Spulenkerns nur wenig kleiner als der Probenquerschnitt gewählt; es werden daher zweckmäßig Polschuhe mit verschiedenen Querschnitten der Meßfläche auswechselbar vorgesehen. Der Gesamtquerschnitt der Proben hraucht für die Messung nicht bekannt zu sein. If the cross-section of the measuring surface is small compared to the sample cross-section is, the latter can be sampled point by point and thus an inequality of magnetic properties can be measured within the cross-section. Should a If a mean value is obtained over the entire sample, the cross-section becomes of the coil core selected to be only slightly smaller than the sample cross-section; it will therefore expediently interchangeable pole pieces with different cross-sections of the measuring surface intended. The total cross-section of the samples does not need to be known for the measurement to be.

In bekannter Weise kann die Anzeige des Fluß messers, z. B. auf photoelektrischem Wege, auf eine Spule eines elektrodynamischen Drehspulinstruments übertragen werden, dessen anderer Spule ein der magnetischen Feldstärke H proportionaler Strom zugeführt wird, so daß dieses das Produkt B X H anzeigt. In a known manner, the display of the flow meter, z. B. on photoelectric Ways to be transmitted to a coil of an electrodynamic moving coil instrument whose other coil is supplied with a current proportional to the magnetic field strength H. so that it indicates the product B X H.

Abb. 3 zeigt eine andere Anordnung nach der Erfindung mit einer bifilaren Wismutspirale 14 auf der Oberfläche des Pols des Magnetisierjoches. Fig. 3 shows another arrangement according to the invention with a bifilar one Bismuth spiral 14 on the surface of the pole of the magnetizing yoke.

Diese wird so dünn ausgebildet, z. B. 0,2 bis I mm dick, daß zwischen dem Poleisen und der Probe nur ein schmaler Luftspalt entsteht, der den homogenen Verlauf der wieder gestrichelt gezeichneten Induktionslinien nicht stört. Die Wismutspirale ist in einem unmagnetischen halter 15 von gleicher Dicke eingelassen, der sie vor Verletzungen schützt; ihr Widerstand ist ein Maß für die Induktion im Spalt zwischen Probe und Pol und damit für die Induktion im Innern der Probe.This is made so thin, for. B. 0.2 to 1 mm thick that between Only a narrow air gap is created between the pole iron and the sample, which creates the homogeneous Course of the induction lines drawn again in dashed lines does not interfere. The bismuth spiral is embedded in a non-magnetic holder 15 of the same thickness that it is in front of Protects against injuries; their resistance is a measure of the induction in the gap between Sample and pole and thus for the induction inside the sample.

Ein Beispiel für die Verwendung einer von einem Hilfsstrom durchflossenen und den Halleffekt aufweisenden, insbesondere aus Germanium bestehen-,den Metallplatte ist in Abb. 4 dargestellt. Die dünne Meßplatte I6 liegt isoliert auf der Oberfläche des Pols oder ist in diesen eingelassen; sie wird von einen Hilfsstrom durchflossen, der durch die Zuführungen I7 geleitet wird. Quer zu dem Hilfsstrom wird die Hallspannung mit den Elektroden 18 abgegriffen, die der Induktion proportional ist. An example of the use of an auxiliary current flowing through it and having the Hall effect, in particular consisting of germanium, the metal plate is shown in Fig. 4. The thin measuring plate 16 lies isolated on the surface of the pole or is embedded in it; she is from an auxiliary stream flowed through, which is passed through the feeders I7. Across the auxiliary stream the Hall voltage is tapped with the electrodes 18, which is proportional to the induction is.

Diese Mefispannung wird hier einerseits dem Drehspulinstrument2I, das die Induktion B anzeigt, andererseits einer Spule des elektrodynamischen Drehspulinstruments 20 zugeleitet. Ein der magnetischen Feldstärke H am Ort der Probe proportionaler Strom wird zum Teil dem Drehspulinsrrunient 19 zur Anzeige der Feldstärke zugeleitet, zum anderen Teil der zweiten Spule des elektrodynamischen Drehspulinstruments oo, so daß dieses dem Produkt B X H proportional ausschlägt. Um geringe Fehler, die mit der Anordnung der Meßplatte in dem Spalt zwischen Pol und Probe oder in der Poloberfläche verbunden sind, zu vermeiden, wird in Förderung des Erfindungsgedankens die Metallplatte aus einem ferromagnetischen, den Halleffekt aufweisenden Werkstoff hergestellt.This Mefi voltage is here on the one hand the moving coil instrument2I, which indicates the induction B, on the other hand, a coil of the electrodynamic moving-coil instrument 20 forwarded. One more proportional to the magnetic field strength H at the location of the sample Current is partly fed to the moving-coil rrunient 19 to display the field strength, to the other part of the second coil of the electrodynamic moving coil instrument oo, so that this is proportional to the product B X H. To minor bugs that with the arrangement of the measuring plate in the gap between the pole and the sample or in the Pole surface are connected to avoid, will promote the inventive concept the metal plate made of a ferromagnetic material exhibiting the Hall effect manufactured.

Bei geeigneter Ausbildung des magnetischen Kreises kann die Anordnung nach der Erfindung sowohl bei magnetisch harten als auch bei magnetisch weichen Werkstoffproben verwandt werden. With a suitable design of the magnetic circuit, the arrangement according to the invention both magnetically hard and magnetically soft Material samples are used.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: I. Device for measuring magnetization curves, characterized in that the measurement of the magnetic induction X within the soft iron poles of a closed magnetic yoke or between pole and Prohe takes place directly at the sample interface.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the measurement the magnetic induction with an in the surface of a pole or pole piece Recessed coil in conjunction with a magnetic flux meter takes place.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a directional force less Flow meter is used.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the induction measuring coil encloses an iron core, the cross section of which represents the Nteßfläche.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pointer position the flow meter in a known manner, for. B. photoelectric, scanned and together with a voltage proportional to the magnetic field strength H, the product B X H forming measuring instrument is supplied.

6. Apparatus according to claim I, characterized in that the measurement the magnetic induction with one arranged in or on the surface of the pole Bismuth spiral takes place, which is connected to an ohmmeter.

7. Apparatus according to claim I, characterized in that the measurement the magnetic induction with an auxiliary current flowing through it and the Hall effect exhibiting, in particular made of germanium metal plate in Connection to a voltage indicator takes place in or on the surface of the pole is arranged.

8. Apparatus according to claim 1 and 6, characterized in that a ferromagnetic metal plate exhibiting the Hall effect is used.

9. Apparatus according to claim I to 8, characterized in that the magnetic Field strength H on the lateral surface of the test sample, especially in the vicinity of the Sample center or on the sample side, which is adjacent to the induction measuring device is, with a rotating coil or rotating magnetic voltmeter is measured.

10. Apparatus according to claim I to 9, characterized in that a measuring current proportional to magnetic induction or a branched off part thereof a coil of an electrodynamic rotating coil instrument or other product-forming Indicating instrument is supplied and together with one of the magnetic field strength H proportional current causes the display of the product B X H.

11. Apparatus according to claim I to I0, characterized in that it for measuring the magnetic properties of magnetically hard and soft materials Is used.