Die Form und die Magnetisierung jedes Dauermagneten beeinflussen seine Verwendung. Sie bestimmt, wie die Magnetfeldverteilungen außerhalb des Magneten angeordnet sind und wie stark das Magnetfeld ist. Im Allgemeinen gibt es vier Arten von Magnetisierungen: axial, radial, diametral und mehrpolig. Je nach verwendetem Material und Anwendung sind die gebräuchlichsten Formen von Dauermagneten rechteckig, zylindrisch, ringförmig, kugelförmig, stabförmig und scheibenförmig in verschiedenen Größen, die von einigen Millimetern bis Dezimetern.
Wie man die Magnetfeldverteilung von Dauermagneten verschiedener Größen, Formen und Typen untersucht
Dauermagnete in verschiedenen Größen, Formen und Typen
Große Magnete sind stärker als kleine Magnete, aber nicht immer. Ihre Stärke hängt vom Material des Magneten ab. Die meisten Dauermagnete werden aus einem der vier folgenden Materialien hergestellt: Neodym-Eisen-Bor (NdFeB), Keramik (Ferrit), AlNiCo und Samarium-Kobalt (SmCo). NdFeB-Magnete sind die am weitesten verbreitete Art von Seltenerdmagneten. Sie sind stark genug, um eine große Menge an Flussmittel zu halten, ohne zu spröde zu sein, leicht genug, um in jede beliebige Form gebracht zu werden, und können hohen Temperaturen standhalten.
Drei gängige Magnetfeldmesssysteme
Die Nachfrage nach Magneten ist in verschiedenen Branchen gestiegen, z. B. in der Sensorik, der Herstellung von Aktoren, erneuerbaren Energiequellen, der Elektronik und der Medizintechnik. Insbesondere die Elektromotorenindustrie als einer der größten Endverbraucher von Permanentmagneten spielt eine zentrale Rolle bei der positiven Beeinflussung ihrer Nachfrage aufgrund von Urbanisierung, Industrialisierung, sauberem Transport und der steigenden Nachfrage nach Automatisierung. Darüber hinaus wird erwartet, dass der Ausbau von Windkraftanlagen aufgrund der wachsenden Bevölkerung, der Herausforderungen des Klimawandels und des steigenden Strombedarfs das Marktwachstum in den kommenden Jahren vorantreiben wird.
Mehr als ein Drittel der Produktionsleistung von Permanentmagneten wurde für die Herstellung verschiedener Permanentmagnetmotoren verwendet. Zu den Vorteilen gehören die Einsparung von Kupfer und Strom, die Gewichtsreduzierung, die geringe Größe und die hohe spezifische Leistung. Die Komplexität der Konstruktion und die Fertigungstoleranzen werden jedoch immer größer, um den optimalen Betrieb und die Leistung dieser Motoren unter allen Bedingungen zu gewährleisten. Dies bedeutet, dass Magnetfeldmessgeräte erforderlich sind, um die Qualität der Magnete einzeln und in den Endprodukten zu messen und zu analysieren. Gegenwärtig gibt es mehrere Messsysteme, mit denen das Magnetfeld von Magneten gemessen werden kann. Diese reichen von einem einfachen Gauß-Messgerät bis hin zu einem fortschrittlichen Multi-Hall-Sensor-Abtastsystem:
Gauß-Meter
Ein Gaußmessgerät ist ein elektronisches Handgerät mit einer Hallsensorsonde, das die Feldstärke senkrecht zur Sonde misst. An der Spitze der Sonde misst ein Hallsensor die durch das Magnetfeld induzierte Spannung, die proportional zur magnetischen Flussdichte ist. Auf dem Display des Messgeräts wird der Wert des Gauß-Feldes angezeigt. Je nach Art der Messung gibt es unterschiedliche Sonden, z. B. Axial- oder Quersonden.
Bei der Messung des Magnetfelds eines Magneten mit einem Gauß-Meter beeinflussen mehrere Faktoren das Messergebniswie z. B. die Ausrichtung der Sonde relativ zum Magneten und der Abstand zum Magneten. Eine hochpräzise Positionierung ist daher erforderlich, um gute Ergebnisse zu erzielen. Dies ist besonders schwierig bei Magneten mit inhomogener Magnetfeldverteilung, wie z. B. Mehrpolmagneten, da kleine Positionsänderungen das gemessene Magnetfeld erheblich beeinflussen können.
Durchflussmesser
Ein Flussmessgerät (Helmholtz-Spulenmessgerät) dient zur Messung des magnetischen Flusses, der von einer magnetischen Oberfläche eines Permanentmagneten erzeugt wird. Es wird in Physiklabors verwendet, um die Eigenschaften von Materialien zu testen. Mit einem Fluxmeter kann ein Dauermagnet charakterisiert werden, indem er einfach durch die Mitte einer Helmholtzspule mit offenem Mittelvolumen geführt wird. Dies beruht auf einer physikalischen Beziehung zwischen der Anzahl der Windungen der Spulen und der Veränderung des magnetischen Flusses über die Spulen.
Ein Flussmessgerät ist schwieriger zu bedienen und komplexer als ein Gauß-Messgerät.
Kurz gesagt, ein Gauß-Meter und ein Flussmesser sind geeignete Geräte zur Messung einiger grundlegender Eigenschaften eines Magneten, wie des Spitzenwerts des Magnetfelds und des magnetischen Flusses. Bei Handmessgeräten können die Ergebnisse jedoch etwas ungenau sein. Die Software dieser Geräte ist recht einfach. Diese Messsysteme können nicht alle komplexen Fragen zu magnetischen Problemen im Zusammenhang mit einzelnen Magneten beantworten, wie z. B. Inhomogenitäten, Nord-Süd-Asymmetrien und magnetische Probleme, die mit Rotorbaugruppen von Magneten verbunden sind, wie z. B. die NVH-Problematik (Noise, Vibration and Harshness).
Fortgeschrittener Magnetfeld-Scanner
Magcams fortschrittlicher Magnetfeld-Scanner(Combi-Scanner), ein motorisierter 4-Achsen-Scantisch, ist für die Messung der Magnetfeldverteilung von Dauermagneten verschiedener Typen, Formen und Größen konzipiert. Von einzelnen Magneten und Magnetbaugruppen bis hin zu Dauermagnetrotoren (radial und axial). Dank einer eingebauten Magnetfeldkamera kann der Combi Scanner 3D-Magnetfelder mit hoher Genauigkeit und räumlicher Auflösung abbilden. Er verfügt über ein fortschrittliches 2D-Array von Hallsensoren auf dem Chip mit mehr als 16000 Messpunkten.
Der Combi Scanner verfügt über zwei Messmodi:
Portalmodus für Flachmagnete und Magnetbaugruppen
Im Portalmodus wird die Magnetfeldkamera nach unten gerichtet, um die Magnetfeldverteilungen von Flachmagneten und magnetischen Baugruppen von wenigen Millimetern Größe bis zu 290mm x 290mm x 250mm (BxTxH) zu messen.
Die Magnetfeldkamera kann große magnetische Bereiche mit hoher Geschwindigkeit messen. Sie ist etwa 30 Mal schneller als Geräte mit nur einer Sonde. Der Abstand zwischen der Kamera und dem Magneten kann bis zu 0,5 mm betragen, wodurch die beste Magnetfeldgenauigkeit (das beste Signal-Rausch-Verhältnis) gewährleistet wird. Mit MagScope, der von Magcam selbst entwickelten Software, ist es möglich, das Mess- und Analyseverfahren vollständig zu automatisieren. Die von einem Magneten gemessene vollständige Magnetfeldverteilung eines Magneten enthält eine große Menge an Informationen über die Eigenschaften und die Qualität des Magneten. MagScope enthält eine Vielzahl von Analysefunktionen, um die relevanten Eigenschaften eines Magneten für jede Anwendung zu extrahieren.
Rotormodus für PM-Rotoren, Ringmagnete und kreisförmige magnetische Baugruppen
Im Rotormodus wird ein Drehtisch hinzugefügt. Die 3D-Magnetfeldkamera ist nach vorne gerichtet, um radiale Permanentmagnetrotoren (bis zu 500 mm Durchmesser und 290 mm axialer Länge) und gekrümmte Magnetsegmente zu messen.
Der Magnetfeldscanner der Magcam kann die Magnetfeldverteilung auf der gesamten Rotoroberfläche mit hoher axialer und winkelmäßiger Auflösung bei geringen radialen Abständen in Sekundenschnelle messen. Eine vollständige Analyse des Rotors kann mit der MagScope-Software durchgeführt werden eine vollständige Analyse des Rotors durchgeführt werden, um die Nord-/Südpol-Symmetrie, die automatische Polmessung/-zählung, die Fourier-Analyse von Oberwellen für Rauschen, Schwingungen, die Analyse des Rastmoments, Materialfehler und vieles mehr zu bestimmen. Gebogene Magnetsegmente können in einer Halterung platziert und ähnlich wie Rotoren gemessen werden.
Für andere spezifische Magnete, wie z.B. winzige Flachmagnete (~1mm), grosse Industriemotoren, grosse Windturbinenmagnete und äussere oder innere Dauermagnetrotoren, bietet Magcam weitere Lösungen für hochgenaue und schnelle Messungen an, die sich für Produktion, Qualitätskontrolle und F&E-Umgebungen eignen.
Die Magcam-Experten können Ihnen bei der Auswahl der besten Magnetfeldmesslösung für Ihre Situation helfen.
