• Winkelpositionierung: Die 0°-Winkelposition ist auf der Ebene zwischen zwei benachbarten Magneten definiert, wie in der Abbildung unten dargestellt. Unter Verwendung des Lasers als visuelle Hilfe wurde der Rotor manuell in die Referenzposition eingespannt. Die Laser- und Magnetmessdaten können so mit der physischen Position der Rotorprobe verknüpft werden.  

• Rundlaufkorrektur: Die Rundlaufkorrekturfunktion von MagScope wird zur aktiven Korrektur von Rundlauffehlern verwendet, die durch Toleranzen in der Rotorgeometrie und der Einspannung verursacht werden. Lasermessungen werden an 1 oder 2 axialen Positionen durchgeführt, wobei die Welle oder der Rotorkörper als Referenz verwendet werden, wie in der Abbildung unten dargestellt. Aus den gemessenen Oberflächenabmessungen wird der Rundlauf extrahiert und bei nachfolgenden Bewegungen aktiv kompensiert. Nach der Korrektur liegt der Rundlauf im Allgemeinen unter 1 µm und ist daher für die meisten Anwendungen vernachlässigbar. 

•  Laser-Sweeps: Der Magcam-Scanner mit dem zusätzlichen Lasersensor ermöglicht Laser-Sweeps, d.h. die Messung des Rotoroberflächenabstands während des Sweeps entlang einer Linie. Es sind mehrere Konfigurationen möglich:  

  • ϕ-Sweeps, bei denen die Drehachse während der Messung an einer oder mehreren axialen Positionen gedreht wird,  

  • Z-Sweeps, die entlang der axialen Richtung in einer oder mehreren Winkelpositionen fegen, 

  • X-Sweeps für Magcams Combi Scanner, die entlang der X-Achse an einer oder mehreren axialen Positionen messen. 

Darüber hinaus ermöglicht die Durchführung mehrerer Sweeps in aufeinander folgenden Schritten entlang einer anderen Richtung eine vollständige 2D-Oberflächenkartierung. 

Die gesamte Rotoroberfläche wird mit der MiniCube 3D-Magnetfeldkamera vermessen und dabei der Rundlauf kompensiert.
Der Eingabeparameter für den Rotordurchmesser ist auf 40,4 mm eingestellt. Die Messungen werden mit einem radialen Versatz von 0,5 mm von der Rotoroberfläche durchgeführt. Das Bild unten zeigt einen eingespannten Rotor während der Messung.
Bei diesen Messungen wird eine hohe Winkelauflösung von 0,1° verwendet, um ein detailliertes Abbild des Magnetfelds zu erhalten. Die axiale Auflösung des MiniCube3D beträgt standardmäßig 0,1 mm.  

Zur Visualisierung des Magnetfelds können verschiedene Darstellungen verwendet werden. Die Standarddarstellung ist eine 2D-Darstellung in zylindrischen Koordinaten, wie im folgenden Beispiel gezeigt. Die 2D-Darstellung zeigt das Magnetfeld (Farbskala) in Abhängigkeit von der Winkelposition (Φ-Achse) und der axialen Position (Z-Achse). Dies zeigt deutlich die 4 Nord- (rot) und 4 Südpole (blau). 

• 2D-Diagramm der (radialen) Br-Komponente - rotes Fenster 

• 2D-Plot der Bt (tangentialen) Komponente - schwarzes Fenster

• 2D-Diagramm der Ba-Komponente (axial) - blaues Fenster

Neben den standardmäßigen 2D-Farbdiagrammen werden auch Oberflächendiagramme verwendet, um die Daten in einem 3-Achsen-Diagramm darzustellen. Ein Beispiel ist im folgenden Screenshot zu sehen. 

In MagScope kann die Bildstatistik die allgemeine Charakterisierung des gemessenen Magnetfelds. Einige der wichtigsten Parameter sind:

• Min/Max; die allgemeinen Extrema auf dem 2D-Farbdiagramm

• Bereich; der Spitze-Spitze-Wert oder die Differenz zwischen Minimum und Maximum

• Mittelwert; ein Durchschnitt aller Datenpunkte, der bei perfekter Nord-Süd-Symmetrie 0 sein sollte

• Mittlerer Abs-Wert; ein Durchschnitt des absoluten Wertes aller Datenpunkte

• NS-Asymmetrie; charakterisiert die Asymmetrie zwischen dem gesamten Nord- und Südfeld

• RMS; der Effektivwert der Kurve, der die Stärke eines periodischen Signals charakterisiert

• Formfaktor, d.h. Formfaktor, der die Form eines periodischen Signals charakterisiert - unabhängig von der Amplitude

Für die Polanalyse wird in der Regel ein 1D-Ausschnitt des 2D-Magnetfeldes auf der Mittellinie des Rotors verwendet. Alternativ kann auch das integrierte oder gemittelte Feld über den gesamten axialen Bereich verwendet werden, wie im weiteren Verlauf des Artikels gezeigt wird.

Erstens werden die Amplitude und die Winkellage der Extrema automatisch extrahiert. Zweitens werden die Polbreiten durch die Deltas zwischen den automatisch erkannten Nulldurchgängen auf der Kurve genau bestimmt. Anhand dieser Ergebnisse können Schwankungen der Polbreite um das erwartete 45°-Delta festgestellt werden, was häufig bei der Qualitätskontrolle (QC) verwendet wird.

Diese Analyse umfasst die folgenden Elemente, wie in der Abbildung unten dargestellt:

• 2D-Plot der Br-Komponente - rotes Fenster

• 1D-Plot der Br-Komponente an der axialen Mittelposition des Rotors - schwarz Fenster

• Automatische Erkennung von Minimum, Maximum, Nulldurchgängen und Polwinkeln - blau Fenster

• Bildstatistik der 1D-Darstellung, einschließlich RMS und Formfaktor - grünes Fenster

Die weitere Verarbeitung erfolgt, um gemitteltere Ergebnisse zu erhalten, die weniger anfällig für lokale Schwankungen sind. Daher wird der eigentliche magnetische Teil aus der 2D-Darstellung herausgeschnitten. Anschließend werden die Daten über die Z-Achse gemittelt. Dies ergibt einen 1D-Plot (wie die Plotanalyse) des durchschnittlichen Feldes über der Magnetoberfläche als Funktion der Winkelposition auf dem Rotor. Dies ist in den Screenshots in den folgenden Elementen zu erkennen, wie in der Abbildung unten angegeben:

• 2D-Plot der Br-Komponente auf der Magnetoberfläche - rotes Fenster

• 1D-Plot der durchschnittlichen Br-Komponente auf der Magnetoberfläche - schwarz Fenster

• Automatische Erkennung von Minimum, Maximum und Nulldurchgang - blau Fenster

• Bildstatistik des 1D-Plots, einschließlich RMS und Formfaktor - grün Fenster
  
  Die gleiche Analyse der Pole wie oben beschrieben (Polanalyse) kann nun mit den Durchschnittswerten durchgeführt werden.

Die folgende Abbildung zeigt den absoluten Wert der gleichen durchschnittlichen 1D-Darstellung. Dann wird die Skala vergrößert, um nur den durchschnittlichen Spitzenwert jedes Pols zu zeigen. Dies wird im folgenden Bild gezeigt, das die folgenden Elemente enthält:

• 2D-Plot der Br-Komponente auf der Magnetoberfläche - rot Fenster

• 1D-Plot des Absolutwerts der durchschnittlichen Br-Komponente auf der Magnetoberfläche - schwarz Fenster

• Skalierungsparameter, vergrößert auf die Spitzenwerte im Diagramm - blau Fenster

An den gemittelten 1D-Plots wird außerdem eine Fourier-Analyse durchgeführt. Das Amplitudenspektrum der FFT-Ausgabe ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt. Dieses enthält die folgenden Elemente:

• 2D-Plot der Br-Komponente auf der Magnetoberfläche - rot Fenster

• 1D-Plot der durchschnittlichen Br-Komponente auf der Magnetoberfläche - schwarz Fenster

• 1D-Plot der FFT (Br)-Amplituden des durchschnittlichen 1D-Plots - blau Fenster

• THD-Parameter des durchschnittlichen 1D-Plots - grün Fenster

Die Analyse des Rastmoments von MagScope verwendet Messdaten und ein grundlegendes Statormodell, um das Rastmoment zu simulieren, das der Rotor verursachen würde. Das Ausgangssignal der Analyse ist beispielsweise proportional zu dem Rastmoment, das der gemessene Rotor in einem vereinfachten, perfekten Stator mit denselben Parametern wie der tatsächliche Stator erzeugen würde. Dieses Statormodell basiert auf den folgenden Parametern:

Dies entspricht einer Einschaltdauer von 64,332 %, wobei eine Einschaltdauer definiert ist als
Einschaltdauer =(Zahnbreite) / (Nutbreite+Zahnbreite)

Die folgende Abbildung zeigt die Analyse des Rastmoments in MagScope, die aus den folgenden Elementen besteht:

• 1D-Plot der durchschnittlichen Br-Komponente auf der Magnetoberfläche - rot Fenster

• 1D-Plot des berechneten Rastmomentsignals, proportional zum tatsächlichen Rastmoment - schwarz Fenster

• 1D-Diagramm der FFT-Amplituden des Rastmomentsignals, mit maximalen Extrema - blau Fenster

• Einstellungen des Rastmoments - grün Fenster