DE903614C

DE903614C - Method for magnetizing permanent magnet systems

Info

Publication number: DE903614C
Application number: DED10526D
Authority: DE
Inventors: Herbert Closset
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1944-03-30
Filing date: 1944-03-30
Publication date: 1954-02-08

Description

Verfahren zum Magnetisieren von Dauermagnetsystemen Dauermagnetsysteme sind bekanntlich in den weitaus meisten Fällen zusammengesetzt aus einem oder mehreren Dauermagneten und Weicheisenteilen, die der Rückführung oder dem Rückschluß der magnetischen Kraftlinien dienen. Derartige Systeme werden magnetisiert, indem sie zwischen die Backen eines Elektromagneten eingesetzt werden, worauf dieser so stark erregt wird, daß die Dauermagneten und dieWeicheisenteile des Systems gesättigt werden. Das erregende Magnetfeld wird hierbei auf das zu magnetisierende System derart eingestellt, daß in den Dauermagneten die Polarität und damit die Feldrichtung entsteht, die für den späteren Gebrauch des Systems gewünscht wird. Da nun das gesamte System der Durchflutung durch das erregende Feld ausgesetzt ist, nehmen auch die Eisenrückschlußteile eine Feldrichtung an, die derjenigen der Dauermagneten entspricht. in dem Augenblick, in welchem das Erregerfeld abgeschaltet wird, haben daher die Dauermagneten und der Eisenrückschluß gleiche Feldrichtung und gleiche Polarität. Damit das System aber überhaupt wirksam «erden kann, muß die Feldrichtung im Eisenrückschluß entgegengesetzt der Feldrichtung der Dauermagneten versaufen. Der vorhandene Dauermagnetwerkstoff muß also mit Hilfe der ihm vermittelten magnetischen Energie den remanenten Magnetismus des Eisenrückschlusses ummagnetisieren. Der Magnet nimmt durch diese Arbeitsleistung einen tieferen Arbeitspunkt auf der Entmagnetisierungskurve ein. Dieser Arheitspunkt liegt um so tiefer, je höher die Koerzitivkraft des Weicheisens ist, das für den Eisenrückschluß benutzt wurde. Außerdem ist die Lage des Arbeitspunktes abhängig von den im magnetischen Kreis bestehenden Luftspaltwiderständen. Um die U mmagnetisierungsarbeit, die das magnetisierte System zu leisten hat, möglichst gering zuhalten, werden einerseits die Luftspaltwiderstände des Rückschlußkreises möglichst klein zu halten sein; vor allem aber ist es erforderlich, ein hochwertiges Weicheisen zu verwenden, und zwar hochwertig in dem Sinn, daß es zu seiner Ummagnetisierung eine möglichst geringe Arbeitsleistung erfordert. Trotzdem läßt es sich nicht verhindern, daß das magnetisierte. System eine gewisse Ummagnetisierungsarbeit zu leisten hat, die zu einer Verminderung der theoretisch, möglichen magnetischen Kenndaten führt.Method for magnetizing permanent magnet systems. Permanent magnet systems are known to be composed of one or more in the vast majority of cases Permanent magnets and soft iron parts, the return or the conclusion of the serve magnetic lines of force. Such systems are magnetized by inserted between the jaws of an electromagnet, causing it to become so strong is excited to saturate the permanent magnets and soft iron parts of the system will. The exciting magnetic field is applied to the system to be magnetized adjusted so that the polarity and thus the field direction in the permanent magnet that is desired for later use of the system. Since now the whole System exposed to the flux through the exciting field, also take the Iron back yoke parts have a field direction which corresponds to that of the permanent magnets. at the moment in which the excitation field is switched off, therefore have the Permanent magnets and the iron back yoke have the same field direction and polarity. In order for the system to be effectively grounded at all, the direction of the field in the iron back yoke must drown in the opposite direction of the field direction of the permanent magnets. The existing permanent magnet material so must remanent magnetism with the help of the magnetic energy imparted to it magnetize the iron back yoke. The magnet takes through this work performance a lower operating point on the demagnetization curve. This point of health is the lower, the higher the coercive force of the soft iron is, which was used for the iron back yoke. In addition, the position of the working point is depending on the air gap resistances in the magnetic circuit. To the U mmagnetization work that the magnetized system has to perform, if possible On the one hand, the air gap resistances of the return circuit are kept low be kept as small as possible; But above all it is necessary to have a high quality To use soft iron, and of high quality in the sense that it leads to its magnetization requires as little work as possible. Nevertheless it cannot be prevented that the magnetized. System has to perform a certain remagnetization work, which leads to a reduction in the theoretically possible magnetic characteristics.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, den Dauermagneten die Arbeit abzunehmen, die zu leisten ist, um den Eisenrückschluß umzumagnetisieren. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe, durch ein Verfahren gelöst, bei welchem das System in an sich bekannter Weise zwischen den Polbacken eines Elektromagneten magnetisiert wird, während gleichzeitig eine Hilfsspule den Weicheisenrückschluß entgegengesetzt gerichtet und mit geringerer Stärke magnetisiert. Sodann wird zunächst das Hauptfeld und darauffolgend das Hilfsfeld abgeschaltet. Sind die beiden erregenden Felder nacheinander abgeschaltet, so befindet sich das magnetisierte System in dem Zustand, in dem es verwendet werden soll. Die Feldrichtung in dem Eisenrückschluß ist derjenigen der Dauermagneten entgegengesetzt gerichtet, und es entfällt daher die U mmagnetisierungsarbeit, die sonst von den Magneten des Systems zur Umpolung des Weicheisenrückschlusses zu leisten wäre.The invention is concerned with the task of the permanent magnets to work decrease, which has to be done in order to re-magnetize the iron back yoke. After Invention, this object is achieved by a method in which the system magnetized in a known manner between the pole pieces of an electromagnet is, while at the same time an auxiliary coil opposes the soft iron yoke directed and magnetized with less strength. Then first the main field and then the auxiliary field is switched off. Are the two exciting fields switched off one after the other, the magnetized system is in the state in which it is to be used. The field direction in the iron back yoke is that the permanent magnet is directed in the opposite direction, and therefore the work of magnetization is omitted, otherwise from the magnets of the system to reverse the polarity of the soft iron yoke would be achievable.

Der Vorteil des Verfahrens beruht in erster Linie darauf, daß ein Arbeitspunkt erreicht werden kann, der höher liegt, als es sonst bei derartigen Systemen möglich ist. In weiterer Folge hiervon kann ein; weniger hochwertiges Weicheisen benutzt werden, beispielsweise ein solches, das bei einer Magnetisierung Koerzitivkräfte von mehreren Oersted liefert. Da bekanntlich der Kohlenstoffgehalt des Weicheisens in dieser Beziehung eine wesentliche Rolle spielt und es verhältnismäßig schwierig ist, ein Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt herzustellen, so ergibt sich der Vorteil, daß leichter zu erschmelzendes -\Veicheisen mit höheren Kohlenstoffgehalten verwendet werden kann. Es ist ferner nicht erforderlich, bei der Formgebung des Gesamtsystems unter allen Umständen die Luftspaltwiderstände im magnetischen Kreis auf einem Minimum zu halten, obwohl dies selbstverständlich auch bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung förderlich ist.The advantage of the process is based primarily on the fact that a Working point can be reached which is higher than it is otherwise with such Systems is possible. As a result of this, a; less high quality soft iron can be used, for example one that has coercive forces when magnetized of several Oersted supplies. As is well known, the carbon content of soft iron plays an essential role in this regard and makes it relatively difficult is to produce a low carbon iron, the result is The advantage is that it is easier to melt - \ Veicheisen with higher carbon contents can be used. It is also not necessary when shaping the Overall system under all circumstances the air gap resistances in the magnetic circuit to a minimum, although this of course also applies when using the Method according to the invention is beneficial.

In vielen Fällen werden im System Spulen irgendwelcher Art verwendet. So sind beispielsweise bei dauermagnetisch erregten elektrischen Maschinen Wicklungen im Anker vorhanden, oder bei Drehspulmeßsystemen befindet sich eine Wicklung auf (lern Kern. Auch bei andern Systemen sind häufig spulenförmige Wicklungen auf Kernen, Ankern oder an sonstigen Stellen im Bereich. des magnetischen Kraftfeldes vorgesehen. Gemß der Erfindung können diese Spulen dazu ausgenutzt werden, um den Eisenrückschluß umzumagnetisieren. Voraussetzung hierfür ist selbstverständlich, daß die eigentlich zu anderen Zwecken vorgesehenen Wicklungen die notwendige Strombelastung ertragen.In many cases, coils of some type are used in the system. For example, electrical machines with permanent magnet excitation are windings present in the armature, or with moving-coil measuring systems there is a winding (learn the core. In other systems, too, there are often coil-shaped windings on cores, Anchors or elsewhere in the area. of the magnetic force field provided. According to the invention, these coils can be used to reverse the iron back yoke to re-magnetize. The prerequisite for this is, of course, that the actually windings intended for other purposes withstand the necessary current load.

In Fällen, in denen keine für den Gebrauchszweck ohnehin vorgesehenen Spulen vorhanden sind, muß das Verfahren gemäß der Erfindung mit besonderen Hilfsspulen ausgeübt werden. Hierbei kann so verfahren werden, daß der Eisenrückschlußrahmen in geeigneter Weise mit wenigen Windungen eines Drahtes umwickelt wird. Es kann aber auch eine Hilfswicklung auf einen Hilfskern gewickelt werden. Dieser Hilfskern wird sodann beim Magnetisieren in den Luftspalt des Systems eingeschoben.In cases where none are already intended for the intended use Coils are present, the method according to the invention with special auxiliary coils be exercised. This can be done in such a way that the iron back yoke frame is wrapped in a suitable manner with a few turns of a wire. It can but also an auxiliary winding can be wound on an auxiliary core. This auxiliary core is then pushed into the air gap of the system during magnetization.

Der Erfindungsgedanke wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Die Abb. i bis io stellen schematisch magnetisierte Einrichtungen mit eingesetzten Systemen dar und verzeichnen außerdem den entstehenden Fluß in den einzelnen Phasen des Verfahrens.The concept of the invention is explained in more detail with reference to the drawings. Fig. I to io show schematically magnetized devices with inserted Systems and also record the resulting flow in the individual phases of the procedure.

Nach Abb. i soll ein Dauermagnetsystem magnetisiert werden, bei welchem der Eisenrückschluß i den Dauermagneten a bügelförmig umfaßt (vgl. Abb. a). Hierzu ist ein Eisenjoch 4 vorgesehen, das mit Erregerspulen 5 und 5' besetzt ist. Das Dauermagn.etsystem, das magnetisiert werden soll, ist zwischen die Pole des Elektromagneten 4, 5 eingeschoben. Außerdem ist in dem Magnetsystem selbst eine Spule 3 vorgesehen. Diese Induktionsspule ist auf den Dauermagneten des Systems aufgeschoben.According to Fig. I, a permanent magnet system is to be magnetized, in which the iron back yoke i surrounds the permanent magnet a in a bow-shaped manner (see Fig. a). For this an iron yoke 4 is provided, which is filled with excitation coils 5 and 5 '. That Permanent magnet system to be magnetized is between the poles of the electromagnet 4, 5 inserted. In addition, a coil 3 is provided in the magnet system itself. This induction coil is pushed onto the permanent magnet of the system.

Wenn die Spulen 5 und 5' erregt werden, baut sich in dem Joch und damit auch in dem Dauermagnetsystem ein Kraftlinienstrom auf, der in Richtung der Pfeile 6 verläuft. Von diesem Kraftlinienstrom wird das Magnetsystem durchsetzt, wie sich insbesondere aus der Einzeldarstellung Abb.3 ergibt. Das in Abb.3 dargestellte Feld ist in dem Augenblick vorhanden, in welchem das Haupterregerfeld abgeschaltet wird. Die gleichzeitig einwirkende Hilfsspule 3 baut einen Kraftlinienfluß 7 auf, der in Abb.4 veranschaulicht ist. Die Feldstärke ist aber verhältnismäßig gering und wird zunächst von dem Hauptfeld unterdrückt. Es bildet sich jedoch mit zunehmender Stärke aus, so daß das Hauptfeld 6 langsam zu verschwinden beginnt. 'Da nach dem Verfahren gemäß der Erfindung die Spule 3 eingeschaltet bleibt, nachdem das Hauptfeld abgeschaltet ist, kommt schließlich das Feld der Spule 3 voll zur Wirkung und magnetisiert die Polarität des Weicheisenleitstückes um, so daß sich schließlich nach Abschalten auch des Hilfsfeldes eine bleibende Flußverteilung 8 nach Abb. 5 ergibt, die dem Gebrauchsflüß des Magnetsystems entspricht.When the coils 5 and 5 'are energized, builds up in the yoke and thus also in the permanent magnet system on a line of force current in the direction of the Arrows 6 runs. The magnet system is penetrated by this stream of force lines, as can be seen in particular from the individual illustration in Fig. 3. The one shown in Figure 3 Field is available at the moment in which the main excitation field is switched off will. The auxiliary coil 3 acting at the same time builds up a flow of lines of force 7, which is illustrated in Figure 4. The field strength is relatively low and is initially suppressed by the main field. However, it forms as it increases Strength off, so that the main field 6 slowly begins to disappear. 'After that Method according to the invention the coil 3 remains switched on after the main field is switched off, the field of the coil 3 finally comes into full effect and magnetizes the polarity of the soft iron guide piece, so that finally after switching off also the auxiliary field results in a permanent flux distribution 8 according to Fig. 5, which the Corresponds to the usage flux of the magnet system.

In Abb.6 sind die Verhältnisse dargestellt, die sich ergeben, wenn ein Magnetsystem für einen Elektromotor nach dem Verfahren gemäß der Erfindung magnetisiert werden soll. Der Eisenrückschluß i des Motors besteht aus einem Kasten. In diesem Kasten befinden sich die Magnete und a'. Der Motor ist mit einem Anker 9 versehen, der die Ankerwicklung 3 trägt. Diese Ankerwicklung 3 wird beim Magnetisieren als Hilfsinduktionsspule geschaltet. Während des Magnetisierungsvorganges wird der Motor zwischen die Joche q., die mit den Spulen 5 und 5' versehen sind, eingespannt. Es besteht bei Einschalten der Hauptspule der Fluß 6, der zunächst den Fluß 7 unterdrückt, der von der Hilfsspule 3 erzeugt wird. Wenn hernach wiederum zunächst die Hauptspulen 5 und 5' und sodann die Hilfsspule 3 abgeschaltet werden, so ergibt sich schließlich im System selbst der gewünschte Fluß 7.Figure 6 shows the relationships that arise when a magnet system for an electric motor according to the method according to the invention magnetized shall be. The iron back yoke i of the motor consists of a box. In this Box are the magnets and a '. The engine is provided with an armature 9, which carries the armature winding 3. This armature winding 3 is when magnetized as Auxiliary induction coil switched. During the magnetization process, the motor is between the yokes q., which are provided with the coils 5 and 5 ', clamped. It there is flux 6 when the main coil is switched on, which initially suppresses flux 7, which is generated by the auxiliary coil 3. If afterwards again first the main coils 5 and 5 'and then the auxiliary coil 3 are switched off, this finally results the desired flow in the system itself 7.

Mit der Anordnung nach Abb. 7 soll ein Magnetsystem magnetisiert werden, dessen bügelförmiger Eisenrückschluß i mit zwei Dauermagneten z und z' ausgerüstet ist. Bei 6 ist der Fluß des Hauptfeldes und bei 7 der Fluß angedeutet, der im Endzustand im System vorliegen soll. Die Hilfsspule soll beim Magnetisieren eines solchen Systems in den Raum i o zwischen den beiden Magneten eingebracht werden. Zu diesem Zweck ist die Hilfsspule 3, wie aus Abb. 8 ersichtlich, auf einen besonderen Kern i i gewickelt. Der Kern i i mit der Spule 3 wird in den Raum io eingeschoben. Im übrigen wird so verfahren, wie in Verbindung mit den anderen Abbildungen beschrieben.With the arrangement according to Fig. 7, a magnet system is to be magnetized, whose bow-shaped iron yoke i is equipped with two permanent magnets z and z ' is. At 6 the flow of the main field and at 7 the flow is indicated, which is in the final state should exist in the system. The purpose of the auxiliary coil is to magnetize such a system be introduced into the space i o between the two magnets. To this end is the auxiliary coil 3, as can be seen from Fig. 8, on a special core i i wrapped. The core i i with the coil 3 is pushed into the space io. Furthermore proceed as described in connection with the other figures.

Die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auf das Magnetisieren von Ringspaltmagnetsystemen ist in Abb.9 veranschaulicht. Das Ringspaltmagnetsystem besteht aus den stabförmigen Dauermagneten z und a'. Als Eisenrückschluß dienen die Abdeckplatten i und i' sowie der Kern i". Der Kern ist auf der unteren Deckplatte i befestigt und ragt, einen Luftspalt bildend, in eine entsprechende Öffnung der Abdeckplatte i' hinein. Die Hilfsspule 3 ist um den Kern i" gelegt. Der Magnetfluß beim, Magnetisieren und im Magnetsystem ist bei 6 bzw. 7 angedeutet. Der Magnetisiervorgang an sich findet sinngemäß in der gleichen Weise statt, wie in Verbindung mit den anderen Abbildungen bereits beschrieben.The application of the method according to the invention to magnetization of annular gap magnet systems is illustrated in Figure 9. The annular gap magnet system consists of the rod-shaped permanent magnets z and a '. Serve as an iron back yoke the cover plates i and i 'as well as the core i ". The core is on the lower cover plate i is attached and protrudes, forming an air gap, into a corresponding opening of the Cover plate i 'into it. The auxiliary coil 3 is placed around the core i ". The magnetic flux when, magnetizing and in the magnet system is indicated at 6 and 7, respectively. The magnetization process per se takes place in the same way as in connection with the other figures already described.

In Abb. i o ist eine Sondervorrichtung dargestellt, mit der ein Ringspaltmagnetsystem mit Innenkern magnetisiert werden kann. Das System setzt sich zusammen aus dem als Kern angeordneten Dauermagneten a und dem Eisenrückschluß i, der diesen Kern umschließt. Der Kern z ragt zur Bildung des Ringspaltes in eine öffnung des vom Eisenrückschluß i gebildeten Topfes hinein. Zum Magnetisieren wird das System in eine ringförmige Spule 12 eingesetzt. Diese Spule befindet sich in einem Topf 13, der mit einem Deckel 1¢ geschlossen werden kann. Die Grundfläche des Systems steht auf dem Boden des Topfes 13 auf, während der Kern mit einer oberen Fläche mit einem Ansatz 15 des Deckels 14 in Berührung steht. Die Hilfsspule 3 ist zwischen Eisenrückschlußtopf i und den Deckel 1 ¢ gelegt. Beim Magnetisieren durch die Spule 12 wird der Fluß 6 aufgebaut, wobei sich über den flanschartigen Ansatz 16 des Deckels 14 ein gewisser Nebenschluß zum Eisenrückschlußkörper ergibt. Nach Abschalten der Spule 12 bleibt nur noch der Fluß 7 der Spule 3 übrig, der sich mit Hilfe des Nebenschlusses durch den flanschartigen Ansatz 16 hindurch ausbilden kann. Hierbei wird ein Teil der Magnetisiereinrichtung selbst dazu ausgenutzt, um das Ummagnetisieren des Dauermagnetsystemrückschlusses herbeizuführen.In Fig. I o a special device is shown with which an annular gap magnet system with inner core can be magnetized. The system consists of the as Core arranged permanent magnets a and the iron back yoke i, which surrounds this core. The core z protrudes into an opening of the iron back yoke to form the annular gap i formed the pot into it. To magnetize the system is turned into a ring-shaped one Coil 12 inserted. This coil is in a pot 13 with a lid 1 ¢ can be closed. The base of the system is on the floor of the Pot 13, while the core with an upper surface with a shoulder 15 of the Lid 14 is in contact. The auxiliary coil 3 is between the iron back yoke pot i and the lid 1 ¢ placed. When magnetized by the coil 12, the flux 6 constructed, with a certain over the flange-like projection 16 of the cover 14 Shunt to the iron back yoke body results. After switching off the coil 12 remains only the flux 7 of the coil 3 remains, which is carried out with the help of the shunt can form the flange-like extension 16 therethrough. This is part of the Magnetizing device itself used to reverse the magnetization of the permanent magnet system return path bring about.

Die Anwendung des Verfahrens ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Fälle beschränkt. Das Verfahren ist vielmehr ganz allgemein anwendbar. Wie im Einzelfall zu verfahren sein wird, ergibt sich durch sinngemäße Benutzung der Methoden, die in Verbindung mit den einzelnen Abbildungen näher erläutert worden sind.The application of the procedure is of course not to that cases described and shown in the drawings. The procedure is rather generally applicable. How to proceed in each individual case, arises from the appropriate use of the methods that are used in conjunction with the individual Figures have been explained in more detail.

Welche Verbesserungen sich durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben, zeigt folgender Vergleich: Ein Magnetsystem gemäß Ahb.9 ohne Hilfswicklung magnetisiert führt beispielsweise bei Verwendung einer Eisen-Nickel-Aluminium-Legierung mit einer Koerzitivkraft über 5oo O,ersted für den Dauermagnetwerksteff zu einer Induktion im Luftspalt von 75oo Gauß. Mit einer Hilfswicklung magnetisiert, wie dies in Abb. 9 vorgesehen ist, wird die Induktion im Luftspalt auf 775o Gauß gesteigert.What improvements can be made by applying the method according to the Invention result, shows the following comparison: A magnet system according to Fig. 9 without Auxiliary winding magnetized leads, for example, when using an iron-nickel-aluminum alloy with a coercive force of more than 500 O, first for the permanent magnet mechanism to one Induction in an air gap of 75oo Gauss. Magnetized with an auxiliary winding, like this is provided in Fig. 9, the induction in the air gap is increased to 7750 Gauss.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for magnetizing permanent magnet systems, consisting of permanent magnets and soft iron back yokes, characterized that the system in a known manner between the pole pieces of an electromagnet is magnetized, while at the same time an auxiliary coil is the soft iron yoke oppositely directed and magnetized with less strength, whereupon first the main field and then the auxiliary field is switched off. z. Method according to claim i, characterized in that as auxiliary coils for magnetizing the yoke Armature windings, core windings or the like. Are used for the purpose of the system are built into it. 3. The method according to claim i, characterized in that that the auxiliary winding is wound on an auxiliary core that is used when magnetizing is pushed into the air gap of the system.