EP4376031A1 - Vorrichtung und verfahren zur entmagnetisierung eines bauteils - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur entmagnetisierung eines bauteils Download PDF

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EP4376031A1
EP4376031A1 EP23209974.7A EP23209974A EP4376031A1 EP 4376031 A1 EP4376031 A1 EP 4376031A1 EP 23209974 A EP23209974 A EP 23209974A EP 4376031 A1 EP4376031 A1 EP 4376031A1
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EP
European Patent Office
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demagnetizing
demagnetizing coils
component
coil
coils
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Pending
Application number
EP23209974.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marek Rohner
Jens Geiger
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Individual
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Publication of EP4376031A1 publication Critical patent/EP4376031A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • H01F13/006—Methods and devices for demagnetising of magnetic bodies, e.g. workpieces, sheet material

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for demagnetizing a component.
  • components In the industrial production of components, these can have undesirable magnetic properties even in their initial state or only acquire these as a result of their processing during a manufacturing process. This particularly affects components that are made from a ferromagnetic material such as iron, nickel or cobalt or that contain such a material, for example steel.
  • a ferromagnetic material such as iron, nickel or cobalt or that contain such a material, for example steel.
  • the component is magnetic in an undesirable way, it can, for example, exert forces on other components in an assembly or negatively influence moving electrical charges.
  • the usability of non-destructive testing methods such as eddy current testing, can be negatively limited by the magnetic properties of the component to be tested. It is therefore often desirable to demagnetize such a component before it is further processed industrially, assembled in an assembly or a testing method such as the eddy current testing method mentioned above is carried out.
  • a device which comprises a demagnetizing coil, a power source and a control unit, which are arranged and designed to cooperate in order to form a magnetic field in an interaction region of the demagnetizing coil.
  • the magnetic field serves to demagnetize the component.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a device and a method with which a good demagnetization of a magnetic component is possible in a reliable manner.
  • the device according to the invention serves to demagnetize a component and comprises at least one demagnetizing coil and a current source, which are arranged and designed to cooperate in order to form a magnetic field in an interaction region of the demagnetizing coil.
  • the device according to the invention differs from previously known devices in that it comprises at least three demagnetizing coils, which are each arranged in a common coil plane at a corner point of a polygon, and the current source is designed to apply a periodic alternating current to the demagnetizing coils, wherein the alternating currents in the demagnetizing coils are phase-shifted with respect to one another in order to make the magnetic field variable in space and time.
  • the invention it is possible to reliably demagnetize a component by means of the device and the generation of the variable magnetic field.
  • a particular advantage is that no knowledge of the magnetic properties of the component is required in order to carry out the demagnetization.
  • the spatial and temporal change of the magnetic field can be set in the manner of a so-called moving field or a traveling field, wherein a field strength and/or a field density and/or a field orientation of the magnetic field changes spatially as a function of time.
  • a position and/or an orientation of the magnetic field relative to at least one of the demagnetizing coils in the coil plane can be changed.
  • a further advantage of the device according to the invention is that it is associated with a simple electrical design.
  • the demagnetizing coils can be any electrical coil, in particular a choke coil, the electrical properties of which can preferably be adjusted depending on the magnetic field to be generated.
  • the demagnetizing coils each have an electrical wire which is wound with a desired winding pattern and whose ends are electrically connected, in particular switchably connected, to the power source.
  • the demagnetizing coils are preferably each designed as cylindrical coils with a straight coil axis.
  • the invention is not limited to a coil shape, a coil cross-sectional geometry, a coil height, a number of turns or a wire diameter.
  • at least one of the demagnetizing coils comprises a core which is designed as a laminated core or as a ferrite core.
  • the current strengths that can be applied to the demagnetizing coils are in the range between 10 amperes and 100 amperes. This distinguishes the device according to the invention in particular from those in which current-carrying electrical coils are used for non-destructive testing of components, although this is clearly lower currents can be used and no significant demagnetization can be achieved.
  • the power source can comprise at least one power converter and be designed to convert a fed-in current type, i.e. a direct current or an alternating current, into the other type of current and/or to change at least one characteristic parameter such as a phase position, amplitude or frequency.
  • a fed-in current type i.e. a direct current or an alternating current
  • the power source in particular with a power converter, serves to supply alternating current to the demagnetizing coils of the polygon.
  • the periodic alternating currents in the demagnetizing coils are phase-shifted relative to one another.
  • the alternating currents in the demagnetizing coils have a regularly repeating, temporal current intensity curve, for example in the form of a time-dependent sine curve.
  • the period lengths of the alternating currents can be the same, but the times at which they cross zero are different due to the phase shift.
  • the power source can be designed to generate an alternating current itself and/or preferably to be connectable to another power source, for example a stationary power grid, in order to provide the alternating currents for the demagnetization coils.
  • the control unit is preferably designed as an electrical control device that is at least signal-wise connected to the power source or is integrated into it.
  • the control unit expediently controls the power source and is designed to signal-wise specify the application of alternating current to the demagnetizing coils according to a control routine stored and adjustable in the control unit.
  • the control unit can be structurally connected to the power source or separated from it. It is also within the scope of the invention for the control unit to form the power source.
  • the arrangement of the demagnetizing coils corresponds to a polygon.
  • the demagnetizing coils can be arranged in relation to their respective Coil cross-sections each have a center point of the surface and be arranged in such a way that the center points of the surface of the demagnetizing coils each form a corner point of the polygon.
  • another geometric feature of the demagnetizing coils can also be used to define the polygon.
  • the demagnetizing coils can each have a coil axis which runs through the respective center point of the surface and the coil axes can be oriented in such a way that they run orthogonally or parallel to the coil plane.
  • the coil axes each enclose an angle of between zero and ninety degrees with the coil plane.
  • the device is not restricted to a specific number of demagnetizing coils.
  • the polygon can be designed as a triangle, square, pentagon, hexagon, etc., with the number of demagnetizing coils preferably corresponding to the number of corners.
  • the coil plane can be viewed as an imaginary plane spanned by the corner points of the polygon.
  • Demagnetizing coils preferably each have a coil axis and are spaced parallel to one another with respect to the coil axes and aligned perpendicular to the coil plane.
  • the magnetic properties of the component can be expressed in at least one component property from which it can be concluded that the component is magnetic.
  • the magnetic property can preferably be expressed by a physical quantity with which a strength of a magnetic field can be described that the component causes, in particular a magnetic field strength or a magnetic flux density.
  • the invention is not limited to how the magnetic property of the component to be demagnetized is expressed.
  • a magnetic property can be used synonymously with the term "magnetization".
  • the demagnetizing coils of the polygon are arranged in such a way that the magnetic field with a plurality of field lines which run at least partially between two adjacent demagnetizing coils and substantially parallel to the coil plane.
  • the parallel alignment of the field lines to the coil plane makes it possible to permeate the surface area of the component with the magnetic field for demagnetization in such a way that the field lines between the adjacent demagnetization coils also run parallel to the component surface. This enables reliable demagnetization of the component in a large component area - especially in comparison to a magnetic field whose field lines penetrate the surface area orthogonal to the surface.
  • the field lines run essentially along an extension axis of the magnetic field, which runs at least temporarily between two adjacent demagnetizing coils in such a way that two adjacent corner points of the polygon lie on the extension axis.
  • the spatially variable magnetic field can consist at least temporarily of two subfields that can be generated by two adjacent demagnetizing coils.
  • the subfields can preferably be designed in such a way that they spatially overlap at least temporarily along an extension axis of the magnetic field.
  • the power source in particular in conjunction with the control unit, is designed to supply alternating current to the demagnetizing coils in such a way that the field lines can be oriented essentially parallel to at least one side of the polygon.
  • the field lines can be oriented parallel to each side of the polygon at different times.
  • phase-shifted current By applying phase-shifted current to the demagnetizing coils, it is possible to temporarily adjust the magnetic field in such a way that the orientation of its field lines essentially corresponds to the sides of the polygon.
  • By appropriately aligning the demagnetizing coils in space it is therefore possible to adjust the spatial directions in which the component is to be permeated with the magnetic field that can be generated. This is particularly beneficial for the demagnetization of hard magnetic components.
  • the device comprises exactly three demagnetizing coils, wherein the polygon is a triangle.
  • the three demagnetizing coils comprise a first demagnetizing coil, a second demagnetizing coil and a third demagnetizing coil.
  • a first alternating current that can be generated in the first demagnetizing coil can be set with a first phase.
  • a second alternating current in the second demagnetizing coil can be set with a second phase and a third alternating current in a third demagnetizing coil can be set with a third phase.
  • the first phase is shifted with respect to the second phase and the third phase.
  • the second phase is shifted with respect to the first phase and the third phase.
  • a phase difference between the first, second and/or third phase can each be specified as an angle, with a full period corresponding to an angle of 360°.
  • the device with the three demagnetizing coils can preferably be used together with at least one other device with three or more demagnetizing coils.
  • the demagnetizing coils of the devices can each be arranged in several coil planes, which are arranged parallel or at an angle to one another. As a result, large-area and complex-shaped components can be penetrated with a plurality of variable magnetic fields.
  • the power source comprises a power converter, which is preferably designed as a three-phase power converter.
  • the alternating currents in at least two of the three demagnetizing coils are phase-shifted by 120° to one another.
  • the converter can be a commercially available three-phase converter, which is typically also used in other areas of application, such as for operating electrical machines.
  • the magnetic field can be set to resemble a rotating field when the demagnetizing coils are energized, with the demagnetizing coils arranged in the triangle being continuously energized.
  • the magnetic field that can be generated in this way extends with some of its field lines depending on the phase positions in the manner already described in pairs between two adjacent demagnetizing coils and at least partially parallel to the coil plane.
  • the alternating currents in all demagnetizing coils are preferably phase-shifted by 120° or an integer multiple thereof.
  • the power source in particular in cooperation with the control unit, is designed to set the alternating currents at a frequency between 5 Hz and 50 Hz.
  • a frequency range of 5 Hz to 50 Hz is particularly suitable for setting the alternating currents, as a good spatial spread of the generated magnetic field can be achieved.
  • a good penetration depth of the magnetic field in the surface area can be set for common components.
  • studies have shown that the generation of the magnetic field leads to forces and thus to mechanical vibrations, which must be held by the bearing elements of the device.
  • these mechanical vibrations and the necessary design effort to support them are in a good ratio to the achievable spatial spread of the generated magnetic field. It is also part of the advantageous further development that the frequency can be set between 5 Hz and 30 Hz.
  • the current source in particular in cooperation with the control unit, is designed to continuously adjust the current strengths of the alternating currents from a first amplitude to a second amplitude, wherein the second amplitude is smaller than the first amplitude.
  • the reduction in current intensity between the first amplitude and the second amplitude can be carried out in pulses, in particular with a pulse duration of 1 second or less than 1 second.
  • the component can be magnetized in an unwanted way by the magnetic field, which changes over time and space.
  • One way to counteract this is to move the demagnetization coils away from the component in a relative movement.
  • the current source can be designed in conjunction with the control unit to reduce the current strengths of the alternating currents in accordance with a ramp function.
  • the ramp function can have a linear progression for this purpose.
  • an exponentially decreasing progression can also be provided.
  • the device is preferably designed to demagnetize the component during a relative movement with respect to the demagnetizing coils.
  • the demagnetizing coils are mounted in such a way that the demagnetization can be carried out during the relative movement between the demagnetizing coils and the component along at least one axis of movement.
  • the development described above is not limited to the way in which the relative movement between the three demagnetizing coils and the component is generated. Rather, the relative movement can be generated by different movement components between the demagnetizing coils and the component.
  • the movement axis is an imaginary spatial axis along which the movement between the demagnetization coils and the component can be described.
  • the three demagnetizing coils are movably mounted, with a demagnetizing coil movement being adjustable with a demagnetizing coil speed.
  • the component can be mounted stationary. This is particularly advantageous if the component is heavy or has large dimensions, which means that it can only be moved with great effort. If the component is flat and the coil plane is displaced relative to the surface area by means of a translational movement, the movement of the demagnetizing coils runs along the movement axis.
  • the three demagnetizing coils are mounted in a stationary manner.
  • the component is mounted so that it can move relative to the three demagnetizing coils, and a component movement can be set at a component speed. If the component is displaced relative to the demagnetizing coils by means of a translational movement, the movement of the component runs along the movement axis. If the component is a rotationally symmetrical component with a rotation axis around which it can rotate, the movement axis can run tangentially to the surface of the component.
  • the component can be a rolling bearing ring or a disk-shaped component.
  • a third embodiment represents a combination of the first and second embodiments described above, wherein both the demagnetizing coils and the component are moved parallel to the axis of movement, preferably in opposite directions.
  • the relative orientation of the demagnetizing coils is adjustable depending on the relative speed with respect to the component and/or on an alternating current frequency of one of the alternating currents that can be generated.
  • the demagnetization coils in particular the three demagnetization coils, are arranged such that during the relative movement at least a first side of the polygon in the coil plane is oriented parallel to the axis of movement.
  • the field lines of the magnetic field can be aligned at least temporarily along the axis of movement. This promotes the demagnetization of the component in a direction along the axis of movement and is particularly advantageous if the alternating currents each have a frequency in the range between 5 Hz and 50 Hz, in particular 30 Hz. This is because the parallel alignment of the first side to the axis of movement can increase the period in which the component can be penetrated by the magnetic field along the axis of movement.
  • the demagnetizing coils in particular the three demagnetizing coils, are arranged such that during the relative movement at least a second side of the polygon in the coil plane is oriented orthogonally to the axis of movement.
  • the demagnetizing coils can be arranged such that the second side of the triangle is aligned transversely to the axis of movement of the demagnetizing coils and/or the component.
  • this results in the field lines of the magnetic field being aligned transversely to the axis of movement of the demagnetizing coils and/or the component at least temporarily. This promotes the demagnetization of the component transversely to the axis of movement of the demagnetizing coils and/or the component.
  • the three demagnetizing coils are arranged such that the relative movement at least a third side of the polygon in the coil plane is oriented at an acute angle to the axis of movement.
  • the three demagnetizing coils can be arranged such that the third side of the triangle is aligned at an angle between 0 and 90° to the axis of movement of the demagnetizing coils and/or the component.
  • this results in the field lines of the magnetic field being aligned at least temporarily at a corresponding angle to the axis of movement of the demagnetizing coils and/or the component. This can also promote the demagnetization of the component.
  • the third side is aligned at an acute angle to the axis of movement of the demagnetizing coils and/or the component can be provided alternatively or in addition to a further development in which the first side is oriented parallel to the axis of movement and/or in which the second side is oriented orthogonal to the axis of movement.
  • the device comprises at least six demagnetizing coils which are arranged in two coil planes which are spaced parallel to one another. Three of the six demagnetizing coils are each arranged at a corner point of a first polygon which extends in a first coil plane. Three other of the six demagnetizing coils are each arranged at a corner point of a second polygon which extends in a second coil plane.
  • One advantage of the above-described development is that components with relatively large dimensions can be demagnetized by arranging them at least in part between the two coil planes. This is particularly advantageous if the dimensions of the component are so large that the interaction area of the magnetic field that can be generated cannot penetrate the component to the desired extent. Even with components with relatively small dimensions, the arrangement of demagnetizing coils in two coil planes can be advantageous, for example if a cylindrical component is only superficially demagnetized on its end faces. is to be demagnetized, so that the demagnetizing coils can be dimensioned accordingly small with respect to the propagation of the magnetic field.
  • two magnetic fields can be generated simultaneously, which can be used to demagnetize a component, thereby reducing the time required for demagnetization.
  • rolling bearing rings or cylindrical components with large axial dimensions can be demagnetized on the front side.
  • the two magnetic fields that can be generated can be dependent on one another or independent of one another in terms of their spatial and temporal variability. It is within the scope of the advantageous development that the at least six demagnetizing coils can be controlled by means of a common control unit or several control units. It is also within the scope of the advantageous development that the device has one or more power sources and/or can be connected to them.
  • the demagnetizing coils each have a coil axis which runs orthogonally to the coil plane.
  • the development described above is particularly advantageous when the component to be demagnetized has comparatively large dimensions and the arrangement of demagnetizing coils can be brought close to this area in order to demagnetize the component.
  • investigations by the applicants have shown that a particularly good demagnetizing effect can be achieved when the coils are directed with their respective coil axes in the direction of the component to be demagnetized.
  • the device is advantageously designed to be brought into a relative movement with respect to the component, wherein the demagnetizing coils and/or the component can be moved and in particular a scanning movement between the demagnetizing coils and the component is possible and at the same time the magnetic field is designed to be variable in space and time.
  • the demagnetizing coils each have a coil axis which runs parallel to the coil plane.
  • the component to be demagnetized has comparatively small dimensions and can be arranged in particular between the demagnetizing coils so that the coil axes point in the direction of the component to be demagnetized.
  • a relative movement between the demagnetizing coils and the component can be implemented in such a way that the component is displaced orthogonally to the coil plane and at the same time the magnetic field is made to vary spatially and temporally.
  • the object is also achieved by a method for demagnetizing a component.
  • the demagnetization takes place by means of at least one demagnetizing coil with an interaction region in which a magnetic field is generated and the component is arranged. It is essential for the method that at least three demagnetizing coils are provided, which are each arranged in a coil plane at a corner point of a polygon, and that the demagnetizing coils are each supplied with a periodic alternating current, wherein the alternating currents in the demagnetizing coils are phase-shifted with respect to one another and the magnetic field changes spatially and temporally and that the component is demagnetized in the interaction region by means of the magnetic field.
  • the generation of the locally variable magnetic field enables good demagnetization of the component.
  • ferromagnetic components in particular can have component areas in which the preferred magnetic direction can be oriented differently.
  • this can be formed as a counterfield with a temporal offset in relation to several Weiss domains during the implementation of the method according to the invention. This allows the Weiss domains to be aligned largely randomly, whereby hard magnetic components in particular can be reliably demagnetized or a desired magnetic property can be set.
  • the method can preferably be carried out using the device according to the invention or an advantageous development thereof. Therefore, with regard to the method according to the invention, the statements relating to the device according to the invention or one of its advantageous developments apply accordingly.
  • the demagnetizing coils and the component for demagnetization are offset from one another, wherein a relative speed of up to 300 mm/s is preferably set along a movement axis.
  • the development of the method described above is not limited to the way in which the relative movement between the three demagnetizing coils and the component is generated. Rather, the relative movement can result from different movement components of the demagnetizing coils and the component.
  • the movement axis is an axis along which the relative movement between the demagnetizing coils and the component can be described.
  • a demagnetizing coil speed and a component speed can be projected at least partially onto the movement axis, whereby the resulting relative speed can be described.
  • the relative movement occurs by a displacement of the demagnetizing coils relative to a stationary component or vice versa. It is also within the scope of the advantageous development that the demagnetizing coils and the component are moved in opposite directions to one another along the axis of movement.
  • the alternating currents in the demagnetizing coils are each set at a frequency between 5 Hz and 50 Hz, in particular 30 Hz, and the component for demagnetization is placed at a distance of 5 mm from at least one of the demagnetizing coils.
  • the current strengths of the alternating currents are continuously reduced from a first amplitude to a second amplitude after the component has been demagnetized.
  • the first amplitude is preferably in the range between 10 amps and 100 amps and the second amplitude is zero amps.
  • the component is designed to be rotationally symmetrical, in particular as a rotationally symmetrical rolling bearing ring, with an outer diameter of at least 1 m.
  • the relative movement comprises at least one rotational movement of the component, with the movement axis running tangentially to a component surface.
  • the demagnetization of the component is possible in a simple manner despite an outer diameter of at least 1 m.
  • the demagnetization coils can be positioned in the arrangement as a polygon in a fixed or movable manner relative to the component and the component can be penetrated by the generated magnetic field in a circumferential surface area.
  • a device with demagnetization coils can be used, the dimensions of which are independent of the dimensions of the component.
  • the surface area in which the component is demagnetized can be present on an outer surface or on an inner surface or on an end face of the rolling bearing ring.
  • the component is rotationally symmetrical with an outer diameter of less than 6.0 m, in particular less than 1.0 m, in particular less than 0.5 m, preferably less than 0.1 m, most preferably less than 0.01 m.
  • the component has an extension axis which extends orthogonally to at least one of the coil axes and in particular wherein the demagnetizing coils are arranged on an outer peripheral side of the component.
  • Figure 1 shows a device 1 for demagnetizing a rotationally symmetrical component 2, which in the present case is a rolling bearing ring. Due to the different manufacturing processes used to manufacture component 2, it has magnetic properties that are undesirable for various reasons. In particular, the magnetic properties make it difficult to use non-destructive testing methods such as eddy current testing. There is therefore a need to demagnetize component 2 before it is tested, further processed and assembled into an assembly.
  • the component 2 can have a plurality of component areas in which the preferred magnetic direction can be oriented differently.
  • the device 1 In order to demagnetize these component areas, it is possible to use the device 1 to create a spatially variable magnetic field 9 (cf. Figure 2 ) which can be formed as a counter field with a time delay in relation to several Weiss domains during the demagnetization process. This allows the preferred magnetic directions to be aligned largely randomly, making it possible to reliably demagnetize even hard magnetic components.
  • a desired magnetic property of component 2 can be set in the same way instead of demagnetization.
  • the device 1 comprises in the Figure 1 shown embodiment, three electrical demagnetizing coils 3, 4, 5 and a power source 6, which is designed as a power converter, which according to Figure 1 is connected to an electrical energy source 7.
  • the demagnetizing coils 3, 4 and 5 are arranged in a common coil plane 8, each at a corner point of a triangle.
  • the power converter is designed as a three-phase inverter and serves to supply the demagnetizing coils 3, 4 and 5 with an alternating current I1, I2 and I3, respectively.
  • the alternating currents I1, I2 and I3 have, as can be seen from Figure 3 shown, have a time-dependent, sinusoidal current intensity and are phase-shifted by 120° from each other.
  • a magnetic field 9 is created which changes in time and space (cf. Figure 2 ), whose field lines 15 (cf. Figure 2 ) at least partially parallel to the coil plane 8.
  • the magnetic field 9 penetrates the component 2 in a surface area, whereby it can be demagnetized according to the above statements.
  • the alternating currents I1, I2, I3 each have a frequency in the range between 5 Hz and 50 Hz.
  • the demagnetization coils 3, 4, 5 are arranged opposite a tangential plane on the surface of the component 2 at a distance 10 of 5 mm.
  • the demagnetization coils 3, 4 and 5 are in a relative movement with respect to the component 2, with the demagnetization coils 3, 4 and 5 being stationary and the component 3 rotating about its axis of rotation 11.
  • the tangential speed 12 of the component 2 corresponds to the relative speed between the demagnetization coils 3, 4, 5 with respect to the component 2 with respect to an axis 13.
  • the tangential speed 12 is approximately 200 mm/s.
  • the outer diameter 14 of the component 2 is approximately 1 m.
  • the demagnetizing coils 3, 4, 5 are arranged such that a first side 16 of the triangle in which the demagnetizing coils 3, 4, 5 are arranged is directed parallel to the movement axis 13.
  • the other two sides 18, 18' are each oriented at an acute angle to the movement axis 13.
  • Figure 5 shows another device 1 with a total of six demagnetizing coils 3, 4, 5, 3', 4', 5', of which three demagnetizing coils 3, 4, 5 are arranged at the corner points of a triangle which extends in a first coil plane 8 and three other demagnetizing coils 3', 4', 5' are also arranged at the corner points of a triangle which, however, extends in a second coil plane 8'.
  • the coil planes 8 and 8' are essentially plane-parallel to one another and are each at a distance 10 or 10' from the surface of the component 2 which is to be demagnetized.
  • the demagnetizing coils 3, 4, 5 are arranged with their front sides, which lie in the coil plane 8, at a distance of 10 or 10' from the front side of a component 2 to be demagnetized.
  • the component 2 is a hollow cylinder of height D.
  • the distances 10, 10' are each selected such that the demagnetizing coils 3, 4, 5 or 3', 4', 5' can form two magnetic fields in whose interaction areas the component 2 is located and which change spatially and temporally.
  • the demagnetizing coils 3, 4, 5, 3', 4', 5' are essentially cylindrical and each have a coil axis 3a or 4a or 5a or 3a ⁇ , 4a ⁇ , 4a', which each run orthogonally to the coil planes 8, 8'.
  • the demagnetizing coils can also be triangular in cross-section or can comprise circular arc segments at least in sections on the circumference.
  • the device 1 further comprises two power sources 7, 7', which are connected to the control units 6 and 6', respectively.
  • the control unit 6 and the power source 7 serve, according to the explanations of Figure 1 , to supply the demagnetizing coils 3, 4, 5 with a periodic alternating current I1 or I2 or I3 in order to generate the spatially and temporally variable magnetic field.
  • the control unit 6' and the power source 7' serve to supply the demagnetizing coils 3', 4', 5' with a periodic alternating current I1' or I2' or I3' in order to generate the second magnetic field that is also spatially and temporally variable.
  • the six demagnetizing coils 3, 4, 5, 3', 4', 5' can also be supplied with the alternating currents by means of only a single control unit 6 and a power source 7.
  • the advantage of the device shown is that the dimensions of the component, particularly with regard to the height D, can be chosen to be comparatively large.
  • the demagnetization coils 3, 4, 5, 3', 4', 5' as well as the control units 6, 6' and the power sources can be dimensioned in such a way that the component 2 is only demagnetized superficially on its front sides or the magnetic fields penetrate the entire component.
  • the component 2 can be set in a rotational movement about its vertical axis, which can be advantageous for the demagnetization effect to be achieved.
  • Figure 6 shows a further device 1, which has three demagnetizing coils 3, 4, 5, whose coil axes 3a (not shown), 4a, 5b are arranged in a common coil plane 8.
  • the demagnetizing coils 3, 4, 5 are each arranged at a corner point of a polygon, which also extends in the coil plane 8.
  • the demagnetizing coils 3, 4, 5 surround a component to be demagnetized, which in the example shown here is a cylinder with a main extension axis.
  • the coil axes 3a, 4a, 5a are directed in the direction of the component 2.
  • the demagnetizing coils 3, 4, 5 are designed to work together with the control unit 6 and the power source 7 to generate a magnetic field that changes in space and time.
  • a moving field can be generated that essentially corresponds to the statements on Figure 2 This allows the component 2 to be demagnetized. If necessary, the component can be moved along its main axis of extension relative to the demagnetization coils 3, 4, 5, 3', 4', 5'.

Landscapes

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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird eine. Vorrichtung (1) zur Entmagnetisierung eines Bauteils (2), umfassend mindestens eine Entmagnetisierspule (3, 4, 5) (3, 4, 5, 3', 4', 5'), und eine Stromquelle (6, 7), die zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet sind, um in einem Wechselwirkungsbereich der Entmagnetisierspule (3, 4, 5) (3, 4, 5, 3', 4', 5') ein Magnetfeld (9) auszubilden. Es ist wesentlich, dass die Vorrichtung (1) zumindest drei Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') umfasst, welche in einer gemeinsamen Spulenebene (8) jeweils an einem Eckpunkt eines Vielecks angeordnet sind, und die Stromquelle dazu ausgebildet ist, um die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') jeweils mit einem periodischen Wechselstrom (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') zu beaufschlagen, wobei die Wechselströme (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') in den Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') zueinander phasenverschoben sind, um das Magnetfeld (9) örtlich und zeitlich veränderlich auszubilden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entmagnetisierung eines Bauteils.
  • In der industriellen Fertigung von Bauteilen können diese bereits in ihrem Ausgangszustand unerwünschte magnetische Eigenschaften aufweisen oder diese erst infolge ihrer Verarbeitung während eines Fertigungsverfahrens erlangen. Insbesondere sind Bauteile betroffen, die aus einem ferromagnetischen Stoff wie Eisen, Nickel oder Kobalt hergestellt sind oder einen solchen enthalten, beispielsweise Stahl.
  • Wenn das Bauteil in unerwünschter Weise magnetisch ist, kann es in einer Baugruppe beispielsweise Kräfte auf andere Bauteile ausüben oder bewegte elektrische Ladungen negativ beeinflussen. Zudem kann die Einsetzbarkeit zerstörungsfreier Prüfverfahren, beispielsweise der Wirbelstromprüfung, negativ durch die magnetischen Eigenschaften des zu prüfenden Bauteils eingeschränkt sein. Daher ist es häufig gewünscht, ein solches Bauteil zu entmagnetisieren bevor es industriell weiterverarbeitet, in einer Baugruppe montiert oder ein Prüfverfahren, wie das oben genannte Wirbelstromprüfverfahren, durchgeführt wird.
  • Aus DE 10 2017 109 149 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Entmagnetisierspule, eine Stromquelle sowie eine Steuereinheit umfasst, welche zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet sind, um in einem Wechselwirkungsbereich der Entmagnetisierspule ein Magnetfeld auszubilden. Das Magnetfeld dient zur Entmagnetisierung des Bauteils.
  • Für die Entmagnetisierung eines Bauteils ist es typischerweise erforderlich, ein möglichst geringes Maß an Restmagnetismus in dem Bauteil zu erreichen. Dies ist jedoch dadurch erschwert, dass magnetische Bauteile mehrere Bauteilbereiche aufweisen können, in denen die magnetischen Eigenschaften unterschiedlich stark ausgeprägt und deren magnetische Vorzugsrichtung entlang unterschiedlicher Raumrichtungen ausgerichtet ist. Dies erschwert eine zuverlässige Entmagnetisierung mit nur einer Haupt-Feldrichtung des Magnetfeldes, da oft unbekannt ist, ob und in welchen Bauteilbereichen unterschiedliche magnetischen Eigenschaften, insbesondere bereichsweise unterschiedlich orientierte magnetische Vorzugsrichtungen, vorliegen.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit denen eine gute Entmagnetisierung eines magnetischen Bauteils auf zuverlässige Weise möglich ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstände der abhängigen Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zur Entmagnetisierung eines Bauteils und umfasst mindestens eine Entmagnetisierspule sowie eine Stromquelle, die zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet sind, um in einem Wechselwirkungsbereich der Entmagnetisierspule ein Magnetfeld auszubilden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich dadurch von vorbekannten Vorrichtungen, dass sie zumindest drei Entmagnetisierspulen umfasst, welche in einer gemeinsamen Spulenebene jeweils an einem Eckpunkt eines Vielecks angeordnet sind, und die Stromquelle ausgebildet ist, um die Entmagnetisierspulen jeweils mit einem periodischen Wechselstrom zu beaufschlagen, wobei die Wechselströme in den Entmagnetisierspulen zueinander phasenverschoben sind, um das Magnetfeld örtlich und zeitlich veränderlich auszubilden.
  • Erfindungsgemäß ist es mittels der Vorrichtung und der Erzeugung des veränderlichen Magnetfeldes möglich, eine zuverlässige Entmagnetisierung eines Bauteils zu bewirken. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass hierfür keinerlei Kenntnisse über die magnetischen Eigenschaften des Bauteils erforderlich sind, um die Entmagnetisierung vornehmen zu können.
  • Insbesondere haben Untersuchungen gezeigt, dass unterschiedlich magnetisierte Bauteilbereiche infolge der räumlichen und zeitlichen Veränderung des Magnetfeldes jeweils mit hoher Wahrscheinlichkeit einem Gegenfeld ausgesetzt werden können, mittels dessen sie optimal entmagnetisierbar sind. Dadurch können die Weiß'schen Bezirke eines ferromagnetischen Bauteils weitestgehend regellos ausgerichtet werden, wodurch insbesondere hartmagnetische Bauteile zuverlässig entmagnetisierbar sind.
  • Bevorzugt kann die räumliche und zeitliche Veränderung des Magnetfeldes nach der Art eines sog. Bewegtfeldes oder eines Wanderfeldes einstellbar sein, wobei sich eine Feldstärke und/oder eine Felddichte und/oder eine Feldorientierung des Magnetfeldes in zeitlicher Abhängigkeit räumlich verändert. Bevorzugt ist eine Position und/oder eine Orientierung des Magnetfeldes gegenüber zumindest einer der Entmagnetisierspulen in der Spulenebene veränderbar.
  • Es ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass diese mit einem einfachen elektrotechnischen Aufbau einhergeht. Bei den Entmagnetisierspulen kann es sich jeweils um eine beliebige elektrische Spule, insbesondere eine Drosselspule, handeln, deren elektrische Eigenschaften vorzugsweise in Abhängigkeit des zu erzeugenden Magnetfeldes einstellbar sind.
  • In einer einfachen Ausführungsform weisen die Entmagnetisierspulen jeweils einen elektrischen Draht auf, welcher mit einem gewünschten Windungsverlauf gewickelt ist und dessen Enden mit der Stromquelle elektrisch verbunden, insbesondere schaltbar verbunden, sind. Bevorzugt sind die Entmagnetisierspulen jeweils als Zylinderspulen mit einer geradlinigen Spulenachse ausgebildet. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf eine Spulenform, eine Spulenquerschnittsgeometrie, eine Spulenhöhe, eine Windungszahl oder einen Drahtdurchmesser beschränkt. Vorzugsweise umfasst zumindest eine der Entmagnetisierspulen einen Kern, welcher als Blechpaket oder als Ferritkern ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise liegen die Stromstärken, mit denen die Entmagnetisierspulen beaufschlagt werden können im Bereich zwischen 10 Ampere und 100 Ampere. Hierdurch unterscheidet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere von solchen, bei denen stromdurchflossene, elektrische Spulen zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen eingesetzt werden, wobei jedoch deutlich niedrigere Stromstärken verwendet werden und keine nennenswerte Entmagnetisierung erreichbar ist.
  • Die Stromquelle kann zumindest einen Stromrichter umfassen und dazu ausgestaltet sein, eine eingespeiste Stromart, also einen Gleichstrom oder einen Wechselstrom, in die jeweils andere Stromart zu wandeln und/oder zumindest einen charakteristischen Parameter wie beispielsweise eine Phasenlage, Amplitude oder Frequenz zu verändern.
  • Zudem dient die Stromquelle, insbesondere mit einem Stromrichter, dazu, die Entmagnetisierspulen des Vielecks jeweils mit Wechselstrom zu beaufschlagen. Erfindungsgemäß sind die periodischen Wechselströme in den Entmagnetisierspulen dabei zueinander phasenverschoben. In anderen Worten weisen die Wechselströme in den Entmagnetisierspulen einen sich regelmäßig wiederholenden, zeitlichen Stromstärkenverlauf auf, beispielsweise in Gestalt einer zeitabhängigen Sinuskurve. Die Periodendauern der Wechselströme können hierbei übereinstimmen, jedoch sind die Zeitpunkte ihrer Nulldurchgänge infolge der Phasenverschiebung zueinander unterschiedlich.
  • Die Stromquelle kann dazu ausgebildet sein, selbst einen Wechselstrom zu generieren und/oder bevorzugt mit einer anderen Stromquelle, beispielsweise einem stationären Stromnetz, verbindbar zu sein, um die Wechselströme für die Entmagnetisierspulen bereitzustellen.
  • Die Steuereinheit ist bevorzugt als elektrisches Steuergerät ausgebildet, das zumindest signaltechnisch mit der Stromquelle verbunden ist oder in diese integriert ist. Zweckdienlicherweise steuert die Steuereinheit die Stromquelle und ist dazu ausgebildet, die Beaufschlagung der Entmagnetisierspulen mit Wechselstrom gemäß einer in der Steuereinheit gespeicherten und einstellbaren Steuerroutine signaltechnisch vorzugeben. Die Steuereinheit kann baulich mit der Stromquelle verbunden oder von dieser getrennt sein. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Steuereinheit die Stromquelle bildet.
  • Erfindungsgemäß entspricht die Anordnung der Entmagnetisierspulen einem Vieleck. Hierfür können die Entmagnetisierspulen in Bezug auf ihren jeweiligen Spulenquerschnitt jeweils einen Flächenmittelpunkt aufweisen und derart angeordnet sein, dass die Flächenmittelpunkte der Entmagnetisierspulen jeweils einen Eckpunkt des Vielecks bilden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass auch ein anderes geometrisches Merkmal der Entmagnetisierspulen zur Definition des Vielecks dienen kann. Insbesondere können die Entmagnetisierpulen jeweils eine Spulenachse aufweisen, welche durch den jeweiligen Flächenmittalpunkt verläuft und die Spulenachsen derart orientiert sein, dass sie jeweils orthogonal oder parallel zu der Spulenebene verlaufen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Spulenachsen mit der Spulenebene jeweils einen Winkel zwischen null und neunzig Winkelgraden einschließen. Grundsätzlich ist die Vorrichtung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Entmagnetisierspulen beschränkt. Dementsprechend kann das Vieleck als Dreieck, Viereck, als Fünfeck, als Sechseck etc. ausgebildet sein, wobei die Anzahl an Entmagnetisierspulen vorzugsweise der Anzahl an Ecken entspricht.
  • Die Spulenebene kann als eine gedachte Ebene angesehen werden, welche durch die Eckpunkte des Vielecks aufgespannt ist. Bevorzugt weisen Entmagnetisierspulen jeweils eine Spulenachse auf und sind in Bezug auf die Spulenachsen parallel zueinander beabstandet und senkrecht zu der Spulenebene ausgerichtet.
  • In Zusammenhang mit der hier beschriebenen Erfindung können sich die magnetischen Eigenschaften des Bauteils in zumindest einer Bauteileigenschaft äußern, mit der darauf geschlossen werden kann, dass das Bauteil magnetisch ist. Bevorzugt kann die magnetische Eigenschaft durch eine physikalische Größe ausgedrückt werden, mit der eine Stärke eines Magnetfeldes beschreibbar ist, die das Bauteil hervorruft, insbesondere eine magnetische Feldstärke oder eine magnetische Flussdichte. Allerding ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, wie sich die magnetische Eigenschaft des zu entmagnetisierenden Bauteils äußert. In Zusammenhang mit der hier beschriebenen Erfindung kann eine magnetische Eigenschaft synonym zu dem Begriff "Magnetisierung" verwendet werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Entmagnetisierspulen des Vielecks derart angeordnet, dass das Magnetfeld mit einer Mehrzahl an Feldlinien ausbildbar ist, welche zumindest teilweise zwischen zwei benachbarten Entmagnetisierspulen und im Wesentlichen parallel zu der Spulenebene verlaufen.
  • Die parallele Ausrichtung der Feldlinien zur Spulenebene ermöglicht es, den Oberflächenbereich des Bauteils zur Entmagnetisierung derart mit dem Magnetfeld zu durchsetzen, dass die Feldlinien zwischen den benachbarten Entmagnetisierspulen auch parallel zu der Bauteiloberfläche verlaufen. Hierdurch ist eine zuverlässige Entmagnetisierung des Bauteils in einem großen Bauteilbereich möglich - insbesondere im Vergleich zu einem Magnetfeld, dessen Feldlinien den Oberflächenbereich orthogonal zu der Oberfläche durchdringen.
  • Vorzugsweise verlaufen die Feldlinien im Wesentlichen entlang einer Erstreckungsachse des Magnetfeldes, welche zumindest zeitweise derart zwischen zwei benachbarten Entmagnetisierspulen verläuft, dass zwei benachbarte Eckpunkte des Vielecks auf der Erstreckungsachse liegen.
  • Insbesondere kann das räumlich veränderliche Magnetfeld zumindest zeitweise aus zwei Teilfeldern bestehen, die durch zwei benachbarte Entmagnetisierspulen erzeugbar sind. Bevorzugt sind die Teilfelder dabei derart ausbildbar, dass sie sich entlang einer Erstreckungsachse des Magnetfeldes zumindest zeitweise räumlich überlappen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Stromquelle, insbesondere in Zusammenwirkung mit der Steuereinheit, dazu ausgestaltet, die Entmagnetisierspulen jeweils derart mit Wechselstrom zu beaufschlagen, dass die Feldlinien im Wesentlichen parallel zu mindestens einer Seite des Vielecks orientierbar sind. Insbesondere sind die Feldlinien zeitlich versetzt parallel zu jeder Seite des Vielecks orientierbar.
  • Mittels der phasenverschobenen Bestromung der Entmagnetisierspulen ist es möglich, das Magnetfeld zeitweise derart einzustellen, dass die Orientierung seiner Feldlinien im Wesentlichen zu den Seitenverläufen des Vielecks korrespondiert. Durch eine geeignete räumliche Ausrichtung der Entmagnetisierspulen ist es daher möglich, einzustellen, in welchen Raumrichtungen das Bauteil mit dem erzeugbaren Magnetfeld durchsetzt werden soll. Dies begünstigt insbesondere die Entmagnetisierung hartmagnetischer Bauteile.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Vorrichtung genau drei Entmagnetisierspulen, wobei das Vieleck ein Dreieck ist.
  • Die vorstehend beschriebene Weiterbildung beruht auf der Erkenntnis, dass die erfindungsgemäßen Vorteile bereits mit einer geringen Anzahl von drei Entmagnetisierspulen erreichbar sind. Insbesondere ist es durch die Erzeugung des räumlich veränderlichen Magnetfeldes möglich, die Feldlinien des Magnetfeldes entlang der Seiten des Dreiecks zu orientieren und dadurch eine Entmagnetisierung in drei unterschiedlichen Raumrichtungen zu erreichen.
  • Gemäß dieser Weiterbildung umfassen die drei Entmagnetisierspulen eine erste Entmagnetisierspule, eine zweite Entmagnetisierspule und eine dritte Entmagnetisierspule. Ein erster erzeugbarer Wechselstrom in der ersten Entmagnetisierspule ist mit einer ersten Phase einstellbar. Dementsprechend ist ein zweiter Wechselstrom in der zweiten Entmagnetisierspule mit einer zweiten Phase und ein dritter Wechselstrom in einer dritten Entmagnetisierspule mit einer dritten Phase einstellbar. Die erste Phase ist gegenüber der zweiten Phase und gegenüber der dritten Phase verschoben. Die zweite Phase ist gegenüber der ersten Phase und der dritten Phase verschoben. Eine Phasendifferenz zwischen der ersten, zweiten und/oder dritten Phase kann jeweils als ein Winkel angegeben werden, wobei eine volle Periode einem Winkel von 360° entspricht.
  • Die Vorrichtung mit den drei Entmagnetisierspulen ist vorzugsweise zusammen mit zumindest einer weiteren Vorrichtung mit drei oder mehr Entmagnetisierspulen einsetzbar. Insbesondere können die Entmagnetisierspulen der Vorrichtungen jeweils in mehreren Spulenebenen angeordnet sein, welche parallel oder winklig zueinander angeordnet sind. Dadurch können großflächige und komplex geformte Bauteile mit einer Mehrzahl von veränderlichen Magnetfeldern durchsetzt werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Stromquelle einen Stromrichter, der bevorzugt als Drei-Phasen-Stromrichter ausgebildet ist. Die Wechselströme in zumindest zwei der drei Entmagnetisierspulen sind um 120° zueinander phasenverschoben.
  • Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen Weiterbildung ist, dass es sich bei dem Stromrichter um einen handelsüblich erwerbbaren Drei-Phasen-Stromrichter handeln kann, welcher typischerweise auch in anderen Anwendungsbereichen zur Anwendung kommt, etwa zum Betrieb elektrischer Maschinen. Mittels einer paarweisen Phasendifferenz von 120° kann bei einer Bestromung der Entmagnetisierspulen das Magnetfeld ähnlich zu einem Drehfeld eingestellt werden, wobei die in dem Dreieck angeordneten Entmagnetisierspulen fortlaufend bestromt werden. Das dabei erzeugbare Magnetfeld erstreckt sich mit einem Teil seiner Feldlinien in Abhängigkeit der Phasenlagen in bereits beschriebener Weise paarweise zwischen zwei benachbarten Entmagnetisierspulen und zumindest bereichsweise parallel zu der Spulenebene. Vorzugsweise sind die Wechselströme in allen Entmagnetisierspulen um 120° bzw. einem ganzzahligen Vielfachen davon zueinander phasenversetzt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Stromquelle, insbesondere in Zusammenwirkung mit der Steuereinheit, ausgebildet, um die Wechselströme jeweils mit einer Frequenz zwischen 5 Hz und 50 Hz einzustellen.
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Frequenzbereich von 5 Hz bis 50 Hz für die Einstellung der Wechselströme besonders geeignet ist, da sich eine gute räumliche Ausbreitung des erzeugbaren Magnetfeldes erreichen lässt. Insbesondere lässt sich bei gängigen Bauteilen eine gute Eindringtiefe des Magnetfeldes im Oberflächenbereich einstellen. Darüber hinaus haben Untersuchungen gezeigt, dass die Erzeugung des Magnetfeldes zu Kräften und dadurch zu mechanischen Schwingungen führt, welche von Lagerelementen der Vorrichtung gehalten werden müssen. In dem Frequenzbereich von 5 Hz bis 50 Hz stehen diese mechanischen Schwingungen und der erforderliche konstruktive Aufwand, um diese stützen zu können, in einem guten Verhältnis zu der erreichbaren räumlichen Ausbreitung des erzeugbaren Magnetfeldes. Es liegt auch im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die Frequenz zwischen 5 Hz und 30 Hz einstellbar ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Stromquelle, insbesondere in Zusammenwirkung mit der Steuereinheit, ausgebildet, um die Stromstärken der Wechselströme jeweils kontinuierlich von einer ersten Amplitude auf eine zweite Amplitude zu ändern, wobei die zweite Amplitude geringer ist als die erste Amplitude. Insbesondere kann die Verringerung der Stromstärke zwischen der ersten Amplitude und der zweiten Amplitude pulsweise erfolgen, insbesondere mit einer Pulsdauer von 1 Sekunde oder unterhalb von 1 Sekunde.
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass es insbesondere bei der Beendigung eines Entmagnetisiervorganges dazu kommen kann, dass das das Bauteil durch das örtlich und zeitlich veränderliche Magnetfeld in ungewollter Weise magnetisiert wird. Eine Möglichkeit um dem entgegenzuwirken, besteht darin, die Entmagnetisierspulen in einer Relativbewegung von dem Bauteil fort zu bewegen. Gemäß der oben beschriebenen vorteilhaften Weiterbildung ist es auch möglich, die Stromstärkeamplituden der Wechselströme in den Entmagnetisierspulen zu reduzieren, insbesondere auf null Ampere, und damit ebenfalls zu verhindern, dass das Bauteil in unerwünschter Weise magnetisiert wird. Dadurch muss keine Relativbewegung zwischen den Entmagnetisierspulen und dem Bauteil vorgesehen werden, um eine ungewollte Magnetisierung des Bauteils zu verhindern.
  • Bevorzugt kann die Stromquelle in Zusammenwirkung mit der Steuereinheit dazu ausgebildet sein, die Stromstärken der Wechselströme jeweils entsprechend einer Rampenfunktion zu reduzieren. Die Rampenfunktion kann hierfür einen linearen Verlauf aufweisen. Alternativ kann auch ein exponentiell abnehmender Verlauf vorgesehen sein.
  • Bevorzugt ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, um das Bauteil bei einer Relativbewegung gegenüber den Entmagnetisierspulen zu entmagnetisieren. In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Entmagnetisierspulen derart gelagert, dass die Entmagnetisierung bei der Relativbewegung zwischen den Entmagnetisierspulen und dem Bauteil entlang zumindest einer Bewegungsachse durchführbar ist.
  • Die vorstehend beschriebene Weiterbildung ist nicht darauf beschränkt, auf welche Weise die Relativbewegung zwischen den drei Entmagnetisierspulen und dem Bauteil erzeugt wird. Vielmehr kann sich die Relativbewegung durch unterschiedliche Bewegungsanteile zwischen den Entmagnetisierspulen und dem Bauteil ergeben. Die Bewegungsachse ist eine gedachte Raumachse, entlang derer die Bewegung zwischen den Entmagnetisierspulen und dem Bauteil beschreibbar ist.
  • In einer ersten einfachen Ausführungsform sind die drei Entmagnetisierspulen beweglich gelagert, wobei eine Entmagnetisierspulenbewegung mit einer Entmagnetisierspulengeschwindigkeit einstellbar ist. Das Bauteil kann hierbei ruhend gelagert sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Bauteil ein hohes Gewicht oder große Abmessungen aufweist, aufgrund derer es nur mit hohem Aufwand bewegt werden kann. Sofern das Bauteil flächig und die Spulenebene mittels einer Translationsbewegung gegenüber dem Oberflächenbereich verlagert wird, verläuft die Bewegung der Entmagnetisierspulen entlang der Bewegungsachse.
  • In einer zweiten Ausführungsform sind die drei Entmagnetisierspulen ruhend gelagert. Das Bauteil ist gegenüber den drei Entmagnetisierspulen beweglich gelagert, wobei eine Bauteilbewegung mit einer Bauteilgeschwindigkeit einstellbar ist. Sofern das Bauteil mittels einer Translationsbewegung gegenüber den Entmagnetisierspulen verlagert wird, verläuft die Bewegung des Bauteils entlang der Bewegungsachse. Wenn es sich bei dem Bauteil um ein rotationssymmetrisches Bauteil mit einer Rotationsachse handelt, um welche es rotierbar ist, kann die Bewegungsachse tangential zu der Oberfläche des Bauteils verlaufen. Insbesondere kann es sich bei dem Bauteil um einen Wälzlagerring oder ein scheibenförmiges Bauteil handeln.
  • Eine dritte Ausführungsform stellt eine Kombination der oben beschriebenen ersten und der zweiten Ausführungsform dar, wobei sowohl die Entmagnetisierspulen als auch das Bauteil parallel zu der Bewegungsachse bewegt werden, vorzugsweise gegenläufig.
  • Vorzugsweise ist die relative Orientierung der Entmagnetisierspulen abhängig von der Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Bauteil und/oder von einer Wechselstromfrequenz eines der erzeugbaren Wechselströme einstellbar.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Entmagnesisierspulen, insbesondere die drei Entmagnetisierspulen, derart angeordnet, dass bei der Relativbewegung zumindest eine erste Seite des Vielecks in der Spulenebene parallel zu der Bewegungsachse orientiert ist.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung lasen sich die Feldlinien des Magnetfeldes zumindest zeitweise entlang der Bewegungsachse ausrichten. Dies begünstigt die Entmagnetisierung des Bauteils in einer Richtung entlang der Bewegungsachse und ist besonders vorteilhaft, wenn die Wechselströme jeweils eine Frequenz im Bereich zwischen 5 Hz und 50 Hz, insbesondere 30 Hz, aufweisen. Denn durch die parallele Ausrichtung der ersten Seite zu der Bewegungsachse kann der Zeitraum vergrößert werden, in dem das Bauteil entlang der Bewegungsachse mit dem Magnetfeld durchsetzt werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die Entmagnetisierspulen, insbesondere die drei Entmagnetisierspulen, derart angeordnet, dass bei der Relativbewegung zumindest eine zweite Seite des Vielecks in der Spulenebene orthogonal zu der Bewegungsachse orientiert ist.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung können die Entmagnetisierspulen derart angeordnet sein, dass die zweite Seite des Dreiecks quer zu der Bewegungsachse der Entmagnetisierspulen und/oder des Bauteils ausgerichtet ist. Insbesondere ergibt sich dadurch, dass die Feldlinien des Magnetfeldes zumindest zeitweise quer zu der Bewegungsachse der Entmagnetisierspulen und/der des Bauteils ausgerichtet ist. Dies begünstigt die Entmagnetisierung des Bauteils quer zu der Bewegungsachse der Entmagnetisierspulen und/oder des Bauteils.
  • Die Weiterbildung, bei der die zweite Seite orthogonal zu der Bewegungsachse orientiert ist, kann alternativ oder zusätzlich zu einer Weiterbildung vorgesehen sein, bei der die erste Seite parallel zu der Bewegungsachse orientiert ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die drei Entmagnetisierspulen, insbesondere die drei Entmagnetisierspulen, derart angeordnet, dass bei der Relativbewegung zumindest eine dritte Seite des Vielecks in der Spulenebene in einem spitzen Winkel zu der Bewegungsachse orientiert ist.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Weiterbildung können die drei Entmagnetisierspulen derart angeordnet sein, dass die dritte Seite des Dreiecks in einem Winkel zwischen 0 und 90° zu der Bewegungsachse der Entmagnetisierspulen und/oder des Bauteils ausgerichtet ist. Insbesondere ergibt sich dadurch, dass die Feldlinien des Magnetfeldes zumindest zeitweise in einem entsprechenden Winkel zu der Bewegungsachse der Entmagnetisierspulen und/der des Bauteils ausgerichtet ist. Dies kann die Entmagnetisierung des Bauteils ebenfalls begünstigen.
  • Die Weiterbildung, bei der die dritte Seite in einem spitzen Winkel zu der Bewegungsachse der Entmagnetisierspulen und/oder des Bauteils ausgerichtet ist, kann alternativ oder zusätzlich zu einer Weiterbildung vorgesehen sein, bei der die erste Seite parallel zu der Bewegungsachse orientiert ist und/oder bei der die zweite Seite orthogonal zu der Bewegungsachse orientiert ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterblidung umfast die Vorrichtung zumindest sechs Entmagnetisierspulen, welche in zwei Spulenebenen angeordnet sind, die parallel zueinander beabstandet sind. Hierbei sind drei der sechs Entmagnetisierspulen jeweils an einem Eckpunkt eines ersten Vielecks angeordnet, welches sich in einer ersten Spulenebene erstreckt. Drei andere der sechs Entmagnetisierspulen sind jeweils an einem Eckpunkt eines zweiten Vielecks angeordnet, welches sich in einer zweiten Spulenebene erstreckt.
  • Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen Weiterbildung besteht darin, dass Bauteile mit vergleichsweise großen Abmessungen entmagnetisierbar sind, indem diese zumindest bereichsweise zwischen den zwei Spulenebenen angeordnet werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Abmessungen des Bauteils derart groß sind, dass der Wechselwirkungsbereich des erzeugbaren Magnetfeldes das Bauteil nicht im gewünschten Maße durchdringen kann. Auch bei Bauteilen mit vergleichsweise kleinen Abmessungen kann die Anordnung von Entmagnetisierspulen in zwei Spulenebenen vorteilhaft sein, zum Beispiel, wenn ein zylindrisches Bauteil an seinen Stirnseiten nur oberflächlich entmagnetisiert werden soll, sodass die Entmagnetisierspulen mit Bezug auf die Ausbreitung des Magnetfeldes entsprechend klein dimensioniert werden können.
  • Vorzugsweise können zeitgleich zwei Magnetfelder erzeugt werden, welche zur Entmagnetisierung eines Bauteils verwendbar sind, wodurch die erforderliche Zeit für die Entmagnetisierung reduziert wird. Insbesondere können Wälzlagerrinnge oder auch zylindrische Bauteile mit großen axialen Abmessungen stirnseitig entmagnetisiert werden.
  • Die zwei erzeugbaren Magnetfelder können hinsichtlich ihrer örtlichen und zeitlichen Veränderlichkeit voneinander abhängig oder unabhängig sein. Es liegt im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die mindestens sechs Entmagnetisierspulen mittels einer gemeinsamen Steuerungseinheit oder mehreren Steuerungseinheiten gesteuert werden können. Ferner liegt es im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die Vorrichtung eine oder mehrere Stromquellen aufweist und/oder mit diesen verbunden werden kann.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Entmagnetisierspulen jeweils eine Spulenachse auf, welche jeweils orthogonal zu der Spulenebene verlaufen.
  • Die vorstehend beschriebene Weiterbildung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das zu entmagnetisierende Bauteil vergleichsweise große Abmessungen aufweist und die Anordnung aus Entmagnetisierspulen in die Nähe dieses Bereiches gebracht werden kann, um das Bauteil zu entmagnetisieren. In diesem Zusammenhang haben Untersuchungen der Anmelder gezeigt, dass eine besonders gute Entmagnetisierwirkung dann erreichbar ist, wenn die Spulen mit ihren jeweiligen Spulenachsen in Richtung des zu entmagnetisierenden Bauteils gerichtet sind. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, in eine Relativbewegung gegenüber dem Bauteil gebracht zu werden, wobei die Entmagnetisierungsspulen und/oder das Bauteil bewegt werden können und insbesondere eine Scan-Bewegung zwischen den Entmagnetisierspulen und dem Bauteil möglich ist und gleichzeitig das Magnetfeld örtlich und zeitlich veränderlich ausgebildet wird.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Entmagnetisierspulen jeweils eine Spulenachse auf, welche jeweils parallel zu der Spulenebene verlaufen.
  • Die vorstehend beschriebene Weiterbildung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das zu entmagnetisierende Bauteil vergleichsweise kleine Abmessungen aufweist und insbesondere zwischen den Entmagnetisierspulen angeordnet werden kann, sodass die Spulenachsen in Richtung des zu entmagnetisierenden Bauteils weisen. Eine Relativbewegung zwischen den Entmagnetisierspulen und dem Bauteil kann derart realisierbar sein, dass das Bauteil orthogonal zu der Spulenebene verlagert wird und gleichzeitig das Magnetfeld örtlich und zeitlich veränderlich ausgebildet wird.
  • Wie oben erwähnt, wird die Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zum Entmagnetisieren eines Bauteils. Erfindungsgemäß erfolgt die Entmagnetisierung mittels zumindest einer Entmagnetisierspule mit einem Wechselwirkungsbereich, in dem ein Magnetfeld erzeugt und das Bauteil angeordnet wird. Es ist wesentlich für das Verfahren, dass zumindest drei Entmagnetisierspulen bereitgestellt werden, welche in einer Spulenebene jeweils an einem Eckpunkt eines Vielecks angeordnet sind, und dass die Entmagnetisierspulen jeweils mit einem periodischen Wechselstrom beaufschlagt werden, wobei die Wechselströme in den Entmagnetisierspulen zueinander phasenverschoben sind und das Magnetfeld sich örtlich und zeitlich verändert und dass das Bauteil in dem Wechselwirkungsbereich mittels des Magnetfeldes entmagnetisiert wird.
  • Es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass die Erzeugung des örtlich veränderlichen Magnetfeldes eine gute Entmagnetisierung des Bauteils ermöglicht. Wie bereits in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeführt ist, können insbesondere ferromagnetische Bauteile Bauteilbereiche aufweisen in denen die magnetische Vorzugsrichtung unterschiedlich orientiert sein kann. Mittels der Erzeugung des örtlich und zeitlich veränderlichen Magnetfeldes kann dieses während der Durchführung des erfindungsgemäßen zeitlich versetzt gegenüber mehreren Weiss`schen Bezirken jeweils als Gegenfeld ausgebildet werden. Dadurch können die Weißschen Bezirke weitestgehend regellos ausgerichtet werden, wobei insbesondere hartmagnetische Bauteile zuverlässig entmagnetisierbar sind oder eine gewünschte magnetische Eigenschaft einstellbar ist.
  • Bevorzugt ist das Verfahren mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer vorteilhaften Weiterbildung davon durchführbar. Daher gelten hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens die Ausführungen bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer ihrer vorteilhaften Weiterbildungen entsprechend.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Entmagnetisierspulen und das Bauteil zur Entmagnetisierung zueinander versetzt, wobei bevorzugt entlang einer Bewegungsachse eine Relativgeschwindigkeit bis zu 300 mm/s eingestellt wird.
  • Die vorstehend beschriebene Weiterbildung des Verfahrens ist nicht darauf beschränkt, auf welche Weise die Relativbewegung zwischen den drei Entmagnetisierspulen und dem Bauteil erzeugt wird. Vielmehr kann sich die Relativbewegung durch unterschiedliche Bewegungsanteile der Entmagnetisierspulen und des Bauteils ergeben. Die Bewegungsachse ist eine Achse, entlang derer die Relativbewegung zwischen den Entmagnetisierspulen und dem Bauteil beschreibbar ist. Insbesondere können eine Entmagnetisierspulengeschwindigkeit und eine Bauteilgeschwindigkeit zumindest anteilig auf die Bewegungsachse projezierbar sein, wodurch sich die resultierende Relativgeschwindigkeit beschreiben lässt.
  • Es liegt im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die Relativbewegung durch eine Verlagerung der Entmagnetisierspulen gegenüber einem ruhenden Bauteil erfolgt oder umgekehrt. Ferner liegt es im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die Entmagnetisierspulen und das Bauteil entlang der Bewegungsachse entgegengesetzt zueinander bewegt werden.
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Relativgeschwindigkeit von 200 mm/s eine gute Entmagnetisierung des Bauteils ermöglicht, sodass auch großflächige Bauteile in kurzer Zeit entmagnetisiert werden können.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Wechselströme in den Entmagnetisierspulen jeweils mit einer Frequenz zwischen 5 Hz und 50 Hz, insbesondere 30 Hz, eingestellt und das Bauteil zur Entmagnetisierung gegenüber zumindest einer der Entmagnetisierspulen in einen Abstand von 5 mm gebracht.
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass bei der Frequenz zwischen 5 Hz und 50 Hz, insbesondere 30 Hz, und dem Abstand von 5 mm, eine hinreichende Eindringtiefe des Magnetfeldes in dem Oberflächenbereich gängiger Bauteile erreichbar ist, um diese zu entmagnetisieren.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung werden die Stromstärken der Wechselströme nach dem Entmagnetisieren des Bauteils jeweils kontinuierlich von einer ersten Amplitude auf eine zweite Amplitude reduziert. Vorzugsweise liegt die erste Amplitude im Bereich zwischen 10 Ampere und 100 Ampere und die zweite Amplitude null Ampere. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Bauteil rotationssymmetrisch, insbesondere als rotationssymmetrischer Wälzlagerring, mit einem Außendurchmesser von mindestens 1 m ausgestaltet. Die Relativbewegung umfasst zumindest eine Rotationsbewegung des Bauteils, wobei die Bewegungsachse tangential zu einer Bauteiloberfläche verläuft.
  • Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen Weiterbildung besteht darin, dass die Entmagnetisierung des Bauteils trotz eines Außendurchmessers von mindestens 1 m auf einfache Weise möglich ist. Dafür können die Entmagnetisierspulen in der Anordnung als Vieleck raumfest oder beweglich gegenüber dem Bauteil positioniert werden und das Bauteil in einem umlaufenden Oberflächenbereich von dem erzeugten Magnetfeld durchdrungen werden. Hierbei kann eine Vorrichtung mit Entmagnetisierspulen verwendet werden, deren Abmessungen unabhängig von den Abmessungen des Bauteils sind. In einer Ausführungsform, in der das Bauteil ein Wälzlagerring ist, kann der Oberflächenbereich, in dem das Bauteil entmagnetisiert wird, an einer äußeren Mantelfläche oder an einer inneren Mantelfläche oder an einer Stirnseite des Wälzlagerringes vorliegen.
  • Vorzugsweise ist das Bauteil rotationssymmetrisch mit einem Außendurchmesser von weniger als 6,0 m, insbesondere weniger als 1,0 m ausgestaltet, insbesondere weniger als 0,5 m, vorzugsweise weniger als 0,1 m, höchst vorzugsweise weniger als 0,01 m. Das Bauteil weist eine Erstreckungsachse auf, welche sich orthogonal zu mindestens einer der Spulenachsen erstreckt und insbesondere wobei die Entmagnetisierspulen an einer Außenumfangsseite des Bauteils angeordnet sind.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren zu entnehmen.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit drei Entmagnetisierspulen zur Entmagnetisierung eines Wälzlagerringes;
    Figur 2
    die Vorrichtung bei Erzeugung eines räumlich veränderlichen Magnetfeldes zu verschiedenen Zeitpunkten in den Ansichten a), b) und c);
    Figur 3
    den zeitlichen Verlauf dreier Wechselströme in den Entmagnetisierspulen der Vorrichtung;
    Figur 4
    zwei mögliche Anordnungen der Entmagnetisierspulen in einer Spulenebene in den Ansichten a) und b);
    Figur 5
    eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung mit sechs Entmagnetisierspulen zur Entmagnetisierung eines Wälzlagerringes;
    Figur 6
    eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung mit drei Entmagnetisierspulen zur Entmagnetisierung eines Wälzlagerringes.
  • Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Entmagnetisierung eines rotationssymmetrischen Bauteils 2, welches im vorliegenden Fall ein Wälzlagerring ist. Infolge unterschiedlicher Fertigungsprozesse, mittels derer das Bauteil 2 hergestellt wurde, weist dieses magnetische Eigenschaften auf, die aus verschiedenen Gründen unerwünscht sind. Insbesondere erschweren die magnetischen Eigenschaften die Anwendung zerstörungsfreier Prüfverfahren, wie der Wirbelstromprüfung. Daher besteht ein Bedarf danach, das Bauteil 2 zu entmagnetisieren bevor es geprüft, weiterverarbeitet und in einer Baugruppe montiert wird.
  • Eine Herausforderung bei der Entmagnetisierung besteht darin, dass das Bauteil 2 eine Mehrzahl von Bauteilbereichen aufweisen kann, in denen die magnetische Vorzugsrichtung unterschiedlich orientiert sein kann. Um diese Bauteilbereiche zu entmagnetisieren, ist es mittels der Vorrichtung 1 möglich, ein räumlich veränderliches Magnetfeld 9 (vgl. Figur 2) zu erzeugen, welches während der Dauer des Entmagnetisiervorganges zeitversetzt gegenüber mehreren Weiß`schen Bezirken als Gegenfeld ausgebildet werden kann. Dadurch können die magnetischen Vorzugsrichtungen weitestgehend regellos ausgerichtet werden, wodurch es möglich ist, auch hartmagnetische Bauteile zuverlässig zu entmagnetisiereren. Wahlweise kann anstelle einer Entmagnetisierung auf die gleiche Weise eine gewünschte magnetische Eigenschaft des Bauteils 2 eingestellt werden.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel drei elektrische Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 sowie eine Stromquelle 6, die als Stromrichter ausgebildet ist, der gemäß Figur 1 mit einer elektrischen Energiequelle 7 verbunden ist. Die Entmagnetisierspulen 3, 4 und 5 sind in einer gemeinsamen Spulenebene 8 jeweils an einem Eckpunkt eines Dreiecks angeordnet. Der Stromrichter ist im vorliegenden Fall als Drei-Phasen-Wechselrichter ausgebildet, und dient dazu, die Entmagnetisierspulen 3, 4 und 5 jeweils mit einem Wechselstrom I1 bzw. I2 bzw. I3 zu beaufschlagen. Die Wechselströme I1, I2 und I3 weisen, wie anhand von Figur 3 gezeigt ist, eine zeitabhängige, sinusförmig verlaufende Stromstärke auf, und sind zueinander um 120° phasenverschoben.
  • Durch Beaufschlagung der Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 mit den Wechselströmen I1 bzw. I2 bzw. I3 entsteht ein sich zeitlich und räumlich veränderndes Magnetfeld 9 (vgl. Figur 2), dessen Feldlinien 15 (vgl. Figur 2) zumindest teilweise parallel zu der Spulenebene 8 verlaufen. Das Magnetfeld 9 durchdringt das Bauteil 2 in einem Oberflächenbereich, wodurch es sich entsprechend der obigen Ausführungen entmagnetisieren lässt.
  • Die Wechselströme I1, I2, I3 weisen jeweils eine Frequenz im Bereich zwischen 5 Hz und 50 Hz auf. Die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 sind gegenüber einer tangential verlaufenden Ebene an der Oberfläche des Bauteils 2 in einem Abstand 10 von 5 mm angeordnet. Während der Dauer des Entmagnetisiervorganges befinden sich die Entmagnetisierspulen 3, 4 und 5 gegenüber dem Bauteil 2 in einer Relativbewegung, wobei die Entmagnetisierspulen 3, 4 und 5 ruhend gelagert sind und das Bauteil 3 um seine Rotationsachse 11 rotiert. Die Tangentialgeschwindigkeit 12 des Bauteils 2 entspricht in Bezug auf eine Achse 13 der Relativgeschwindigkeit zwischen den Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 gegenüber dem Bauteil 2. Die Tangentialgeschwindigkeit 12 beträgt ca. 200 mm/s. Der Außendurchmesser 14 des Bauteils 2 beträgt etwa 1m.
  • Wie anhand von Figur 2 gezeigt ist, wird bei einer Beaufschlagung der Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 das Magnetfeld 9 erzeugt, dessen Feldlinien 15 zumindest teilweise parallel zu der Spulenebene verlaufen. Infolge einer Phasenverschiebung zwischen den Wechselströmen I1, I2, I3 (vgl. Figur 3) verändert sich sowohl die räumliche Lage des Magnetfeldes 9 als auch die Ausrichtung seiner Feldlinien 15. Dies ist in den Ansichten a), b) und c) der Figur 2 gezeigt. Demnach richten sich die Feldlinien 15 des Magnetfeldes 9 in Abhängigkeit der Phasenlage der Wechselströme I1, I2, I3 zeitlich aufeinanderfolgend entlang einer der Seiten des Dreiecks aus, in welchem die Entmagnetisierspulen 3, 4 und 5 angeordnet sind. Infolge einer derartigen räumlichen Veränderung des Magnetfeldes 9 ist es auf zuverlässige Weise möglich, das Bauteil 2 (vgl. Figur 1) in verschiedenen Raumrichtungen zu entmagnetisieren.
  • In den Ansichten a) und b) der Figur 4 sind zwei alternative Anordnungen der Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 in der Spulenebene 8 gegenüber der Bewegungsachse 13 gezeigt, die für die Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 verwendbar sind. Gemäß Ansicht a) der Figur 4 sind die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 derart angeordnet, dass eine erste Seite 16 Dreiecks, in welchem die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 angeordnet sind, parallel zu der Bewegungsachse 13 gerichtet ist. Eine zweite Seite 17 ist orthogonal zu der Bewegungsachse 13 gerichtet. Eine dritte Seite 18 ist in einem spitzen Winkel gegenüber der Bewegungsachse 13 orientiert.
  • Gemäß Ansicht b) der Figur 4 sind die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 derart angeordnet, dass eine erste Seite 16 Dreiecks, in welchem die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 angeordnet sind, parallel zu der Bewegungsachse 13 gerichtet ist. Die zwei anderen Seiten 18, 18' sind jeweils in einem spitzen Winkel gegenüber der Bewegungsachse 13 orientiert.
  • Figur 5 zeigt eine andere Vorrichtung 1 mit insgesamt sechs Entmagnetisierspulen 3, 4, 5, 3', 4', 5' von denen drei Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 an den Eckpunkten eines Dreickes angeordnet sind, welches sich in einer ersten Spulenebene 8 erstreckt und drei andere Entmagnetisierspulen 3', 4', 5' ebenfalls an den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnet sind, das sich jedoch in einer zweiten Spulenebene 8' erstreckt. Die Spulenebenen 8 und 8' sind im wesentlichen planparallel zueinander beabstandet und hierbei jeweils in einem Abstand 10 bzw. 10' von der Oberfläche des Bauteils 2 entfernt sind, welches entmagnetisiert werden soll.
  • Die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 sind mit ihren Stirnseiten, welche in der Spulenebene 8 liegen, jeweils in dem Abstand 10 bzw. 10' von der Stirnseite eines zu entmagnetisierenden Bauteils 2 angeordnet. Bei dem Bauteil 2 handelt es sich um einen Hohlzylinder der Höhe D. Die Abstände 10, 10' sind jeweils derart gewählt, dass die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 bzw. 3', 4', 5' zwei Magnetfelder ausbilden können, in deren Wechselwirkungsbereichen das Bauteil 2 sich befindet und welche sich räumlich und zeitlich verändern. Für die Art und Weise, wie sich das jeweils erzeugte Magnetfeld verlagert sei auf die Ausführungen zu den Figuren 1 bis 4 verwiesen.
  • Die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5, 3', 4', 5' sind im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weisen jeweils eine Spulenachse 3a bzw. 4a bzw. 5a bzw. 3a`, 4a`, 4a' auf, welche jeweils ortogonal zu den Spulenebenen 8, 8' verlaufen. In hier nicht näher gezeigter Weise können die Entmagnetisierspulen im Querschnitt auch dreieckig ausgebildet sein oder umfangsseitig zumindest abschnittsweise kreisförmige Bogensegmente umfassen.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst ferner zwei Stromquellen 7, 7`, welche mit den Steuereinheiten 6 bzw. 6` verbunden sind. Die Steuereinheit 6 und die Stromquelle 7 dienen, entsprechend den Ausführungen zu Figur 1, dazu, die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 jeweils mit einem periodischen Wechselstrom I1 bzw. I2 bzw. I3 zu beaufschlagen, um das räumlich und zeitlich veränderliche Magnetfeld zu erzeugen. Entsprechend dazu, dienen die Steuereinheit 6' und die Stromquelle 7' dazu, die Entmagnetisierspulen 3', 4', 5' jeweils mit einem periodischen Wechselstrom I1' bzw. I2' bzw. I3' zu beaufschlagen, um das zweite Magnetfeld ebenfalls mit räumlich und zeitlich veränderlich zu erzeugen. Alternativ können die sechs Entmagnetisierspulen 3, 4, 5, 3', 4', 5' auch nur mittels einer einzigen Steuereinheit 6 und einer Stromquelle 7 mit den Wechselströmen beaufschlagt sein.
  • Ein Vorteil der in Figur 5 gezeigten Vorrichtung besteht darin, dass die Abmessungen des Bauteils, insbesondere hinsichtlich der Höhe D vergleichsweise groß gewählt sein können. Die Entmagnesierspulen 3, 4, 5, 3', 4', 5' sowie die Steuereinheiten 6, 6' und die Stromquellen können hierbei derart dimensioniert sein, dass das Bauteil 2 an seinen Stirnseiten nur oberflächlich entmagnetisiert wird oder jedoch die Magnetfelder das gesamte Bauteil durchdringen. In hier nicht gezeigter Weise kann das Bauteil 2 in eine Rotationsbewegung um seine Hochachse versetzt sein, was für die zu erreichende Entmagnetisierwirkung vorteilhaft sein kann.
  • Figur 6 zeigt eine weitere Vorrichtung 1, welche drei Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 aufweist, deren Spulenachsen 3a (nicht gezeigt), 4a, 5b in einer gemeinsamen Spulenebene 8 angeordnet sind. Die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 sind hierbei jeweils an einem Eckpunkt eines Vielecks angeordnet, welches sich ebenfalls in der Spulenebene 8 erstreckt.
  • Die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 umgeben ein zu entmagnetisierendes Bauteil, bei dem es sich in dem hier gezeigten Beispiel um einen Zylinder mit einer Haupterstreckungsachse handelt. Die Spulenachsen 3a, 4a, 5a sind dabei in Richtung des Bauteils 2 gewandt.
  • Entsprechend den Ausführungen zu Figur 1 sind die Entmagnetisierspulen 3, 4, 5 zusammenwirkend mit der Steuereinheit 6 und der Stromquelle 7 dazu vorgesehen ein Magnetfeld zu erzeugen, welches sich örtlich und zeitlich verändert. Insbesondere lässt sich auch bei einer derartigen Anordnung ein Bewegtfeld erzeugen, das sich im Wesentlichen entsprechen den Ausführungen zu Figur 2 ausbilden lässt. Dadurch lässt sich das Bauteil 2 entmagnetisieren. Bedarfsweise kann das Bauteil entlang seiner Haupterstreckungsachse relativ zu den Entmagnetisierspulen 3, 4, 5, 3', 4', 5' bewegt werden.

Claims (15)

  1. Vorrichtung (1) zur Entmagnetisierung eines Bauteils (2), umfassend mindestens eine Entmagnetisierspule (3, 4, 5, 3', 4', 5') und eine Stromquelle (6, 7), die zusammenwirkend angeordnet und ausgebildet sind, um in einem Wechselwirkungsbereich der Entmagnetisierspule (3, 4, 5, 3', 4', 5') ein Magnetfeld (9) auszubilden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorrichtung (1) zumindest drei Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') umfasst, welche in einer gemeinsamen Spulenebene (8) jeweils an einem Eckpunkt eines Vielecks angeordnet sind, und die Stromquelle dazu ausgebildet ist, um die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') jeweils mit einem periodischen Wechselstrom (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') zu beaufschlagen, wobei die Wechselströme (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') in den Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') zueinander phasenverschoben sind, um das Magnetfeld (9) örtlich und zeitlich veränderlich auszubilden.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der
    die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') des Vielecks derart angeordnet sind, dass das Magnetfeld (9) mit einer Mehrzahl an Feldlinien (15) ausbildbar ist, welche zumindest teilweise zwischen zwei benachbarten Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') und im Wesentlichen parallel zu der Spulenebene (8) verlaufen.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, bei der
    die Stromquelle (6, 7) insbesondere in Zusammenwirkung mit einer Steuereinheit dazu ausgestaltet ist, die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') jeweils derart mit Wechselstrom zu beaufschlagen, dass die Feldlinien (15) zumindest teilweise im Wesentlichen parallel zu mindestens einer Seite des Vielecks orientierbar sind, insbesondere zeitlich versetzt parallel zu jeder Seite des Vielecks orientierbar sind.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit
    genau drei Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5'), wobei das Vieleck ein Dreieck ist.
  5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, bei der
    die Stromquelle (6, 7) einen Stromrichter, insbesondere einen Drei-Phasen-Stromrichter, umfasst und die Wechselströme (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') in zumindest zwei der drei Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') um 120° zueinander phasenverschoben sind.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der
    die Stromquelle (6, 7) insbesondere in Zusammenwirkung mit der Steuereinheit ausgebildet ist, um die Wechselströme (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') jeweils mit einer Frequenz zwischen 5 Hz und 50 Hz einzustellen.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der
    die Stromquelle (6, 7) insbesondere in Zusammenwirkung mit der Steuereinheit ausgebildet ist, um die Stromstärken der Wechselströme (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') jeweils kontinuierlich von einer ersten Amplitude auf eine zweite Amplitude zu ändern, wobei die zweite Amplitude betraglich kleiner ist als die erste Amplitude, vorzugsweise wobei die zweite Amplitude null Ampere beträgt.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der
    die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') derart gelagert sind, dass die Entmagnetisierung des Bauteils (2) bei einer Relativbewegung zwischen den Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') und dem Bauteil (2) entlang einer Bewegungsachse (13) durchführbar ist.
  9. Vorrichtung (1) zumindest nach Anspruch 8, bei der
    die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5'), insbesondere die drei Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5'), derart angeordnet sind, dass bei der Relativbewegung zumindest eine erste Seite (16) des Vielecks in der Spulenebene (8) parallel zu der Bewegungsachse (13) orientiert ist.
  10. Vorrichtung (1) zumindest nach Anspruch 8, bei der
    die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5'), insbesondere die drei Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5'), derart angeordnet sind, dass bei der Relativbewegung zumindest eine zweite Seite (17) des Vielecks in der Spulenebene (8) orthogonal zu der Bewegungsachse (13) orientiert ist.
  11. Vorrichtung (1) zumindest nach Anspruch 8, bei der
    die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5'), insbesondere die drei Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5'), derart angeordnet sind, dass bei der Relativbewegung zumindest eine dritte Seite (18, 18`) des Vielecks in der Spulenebene (8) in einem spitzen Winkel zu der Bewegungsachse (13) orientiert ist.
  12. Vorrichtung (1) zumindest nach Anspruch 1, bei der
    die Vorrichtung (1) zumindest sechs Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') umfasst, welche in zwei Spulenebenen (8, 8') angeordnet sind, wobei drei der sechs Entmagnetisierspulen jeweils an einem Eckpunkt eines ersten Vielecks angeordnet sind, welches sich in einer ersten Spulenebene (8) erstreckt und wobei drei andere der sechs Entmagnetisierspulen (3', 4', 5') jeweils an einem Eckpunkt eines zweiten Vielecks angeordnet sind, welches sich in einer zweiten Spulenebene (8`) erstreckt.
  13. Vorrichtung (1) zumindest nach Anspruch 1, bei der
    die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 5`, 6`) jeweils eine Spulenachse (3a, 4a, 5a) aufweisen und die Spulenachsen (3a, 4a, 5a, 3a`, 4a`, 5a`) jeweils orthogonal zu der Spulenebene (8, 8`) verlaufen.
  14. Vorrichtung (1) zumindest nach Anspruch 1, bei der
    die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') jeweils eine Spulenachse aufweisen und die Spulenachsen (3a, 4a, 5a, 3a`, 4a`, 5a`) jeweils parallel zu der Spulenebene (8, 8`) verlaufen.
  15. Verfahren zum Entmagnetisieren eines Bauteils (2), mittels zumindest einer Entmagnetisierspule (3, 4, 5, 3', 4', 5') mit einem Wechselwirkungsbereich, in dem ein Magnetfeld (9) erzeugt wird und in dem das Bauteil (2) angeordnet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest drei Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') bereitgestellt werden, welche in einer Spulenebene (8) jeweils an einem Eckpunkt eines Vielecks angeordnet sind,
    und dass die Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') jeweils mit einem periodischen Wechselstrom (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') beaufschlagt werden, wobei die Wechselströme (I1, I2, I3, I1'. I2', I3') in den Entmagnetisierspulen (3, 4, 5, 3', 4', 5') zueinander phasenverschoben sind und das Magnetfeld (9) sich örtlich und zeitlich verändert und dass das Bauteil in dem Wechselwirkungsbereich mittels des Magnetfeldes (9) entmagnetisiert wird.
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