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1 Dauermagnete Mess- und Magnetisiertechnik Dipl.-Phys. Wilhelm Cassing Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dietrich Seitz t Dr. rer. nat. Karl Kuntze Dr. Gunnar Ross Mit 178 Bildern und 23 Tabellen Kontakt & Studium Band 674 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. Wilfried J. Bartz Dipl.-Ing. Elmar Wippler experttp] verlag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort Grundlagen der Dauermagnete: Moderne Dauermagnetwerkstoffe Dietrich Seite Geschichtlicher Überblick Entmagnetisierungskurve, magnetische Kenngrößen Dimensionierung, Arbeitspunkt Gebräuchliche Dauermagnetwerkstoffe, Herstellverfahren AINiCo Magnete Oxydkeramische Magnete oder Hartferrite Seltenerd Magnete Samarium-Kobalt Magnete Neodym-Eisen-Bor Magnete Kunststoffgebundene Dauermagnete Kunststoffgebundene Hartferrit-Magnete Kunststoffgebundene NdFeB-Magnete und Hybridmagnete Kunststoffgebundene Sm 2 Coi 7 Magnete Gummigebundene Dauermagnete Überblick Magnetische und physikalische Eigenschaften von technisch wichtigen Dauermagnetwerkstoffen Anwendungen Konstruktive Besonderheiten Magnetisierungsarten Einheiten Literatur Anlagen - Bildliche Darstellungen Grundlagen zur Berechnung des dauermagnetischen Kreises Wilhelm Cassing Einleitung Das B-H-Diagramm Dauermagnetkreis Arbeitsgerade Luftspaltflussdichte Optimaler Arbeitspunkt Fremdfeldeinfluss Temperaturverhalten Beispiel einer graphischen Methode zur Bestimmung reversibler und irreversibler Flussdichteänderung bei Ferriten

3 2.5 Berechnung von Dauermagnetkreisen mit konzentrierten Elementen Magnetisches Ersatzschaltbild Streuleitwerte Berechnung eines Ringspaltsystems mit der Ersatzschaltbildmethode Berechnung der Leitwerte Berechnung der Luftspaltflussdichte Berechnung der Flussdichte im Permanentmagneten Vergleich zu den Ergebnissen der numerischen Feldberechnung Scherung eines Magnetzylinders im offenen Magnetkreis Analytische Berechnung Vergleich mit der numerischen Berechnung 65 Literatur 74 3 Magnetische Messtechnik 75 Gunnar Ross 3.1 Einleitung Fluxmeter Magnetischer Fluss ij> Elektronische Integratoren Analoge Integratoren Digitale Integratoren Digital kompensierter analoger Integrator Messgeräte Messgrößen Magnetischer Fluss Flussmessung an Ringspaltsystemen Flussmessung in Motoren ' Automatische Serienmessung von Dauermagneten Magnetische Feldstärke H Magnetische Flussdichte B Magnetisches Potenzial P Prüfung von Stabmagneten Messungen an Magnetsystemen für Drehspul-Instrumente Messungen an Lautsprecher-Magnetsystemen Magnetischer Leitwert X Magnetisches Moment und magnetisches Dipolmoment Magnetisches Moment von Block- und Stabmagneten Bestimmung der Vorzugsrichtung von Dauermagneten Arbeitspunktbestimmung durch Messung von J oder H Arbeitspunkt von Segment-Magneten Punktweise Bestimmung der Entmagnetisierungskurve Feldstärkemessgeräte mit Hall-Sonden Funktionsprinzip und Messgeräte Vergleich zwischen Fluxmeter und Feldstärkemessgerät Magnetisierungskurven von Dauermagneten Elektromagnete Probenvorbereitung Messung von J(H)-Kurven mit J-kompensierten Umspulen Messung von J(H)-Kurven mit Polspulen 116

4 3.5.5 J(H)-Kurven bei hohen Temperaturen J(H)-Kurven magnetischer Pulver B(H) und J(H)-Kurven von hochkoerzitiven Werkstoffen Kalibrieren von Messmitteln Erzeugung von Magnetfeldern zum Kalibrieren Erzeugung von Magnetfeldern mit Helmholtz-Spulen Normalfeldspulen nach Helmholtz Vergleichsmagnete Kalibrieren eines Fluxmeters Kalibrieren von Messgeräten für die magnetische Polarisation mit Nickel Beziehungen zwischen Sl-und CGS-Einheiten 129 Literatur Magnetisiertechnik 132 Gunnar Ross 4.1 Einleitung Grundlagen Magnetisierfeldstärke Magnetisieren von Magneten oder Systemen Hinweise zur Arbeitssicherheit Magnetisierarten Magnetisierenergie Erzeugung von Magnetfeldern zum Magnetisieren Magnetisieren mit Gleichstrom Magnetisieren mit Dauermagneten Magnetisieren und Entmagnetisieren mit Impulsfeldern Sinusförmige Entladung Aperiodische Entladung Alternierende Entladung Wirbelströme " Qualitätssicherung Messung von Magnetisierströmen Messung von Impulsfeldern Prüfen des Magnetisierergebnisses Magnetisierspulen Magnetisiervorrichtungen in Anwendungsbeispielen Magnetisieren von Statoren und Rotoren Magnetisieranlage für Magnetsysteme Magnetisierplatten und Impulsmagnetisierwalzen Impulstransformatoren Abgleichen von Magneten auf einen vorgegebenen Wert 162 Literatur Magnetische Sensoren 167 Wilhelm Cassing 5.1 Einleitung Übersicht über physikalische Prinzipien Galvano-magnetisches Prinzip Die Strom-/Leistungsmessung 172

5 Die Abstandsmessung mittels Hallsensoren Blechdickenmessung mittels Hallsensoren Die Magnetgabelschranke Dauermagnete zur Ansteuerung von Sensoren Das Differentialtransformatorprinzip (Dreispulensystem) Der PLCD-Sensor Der magnetoresistive Effekt Die Feldplatte Der Anisotrope Magnetoresistive Effekt" (AMR), Magnetisierung dünner Schichten Der Giant Magnetoresistive Effect" (GMR) Colossaler Magnetoresistiver Effekt (CMR) Außergewöhnlicher Magnetoresistiver Effekt (EMR) Giant Magneto Impedance (GMI)-Effekt Nanokontakte (2002) Spezielle Varianten magnetischer Sensoren Magnetostriktion und Ultraschall Reed-Kontakte, Sonderformen Schlussbetrachtung Literaturverzeichnis Qualitätssicherung in der Dauermagnettechnik 207 Karl Kuntze 6.1 Einleitung QM-Normen und Produkthaftung Übersicht über die Normen der Reihe DIN EN ISO 9000 ff Rechtliche Aspekte Haftung und Produkthaftung Wareneingangsprüfungen Null-Fehler-Philosophie Normen zu Begriffen des Qualitätsmanagements Methoden der Qualitätssicherung Qualitätsplanung Statistische Methoden der Q-Sicherung Vollprüfung (Sortieren, Klassieren) Stichprobenprüfungen Qualitative Merkmale/Attributives Verfahren nach ISO Quantitative Merkmale/Variablenprüfung nach ISO 3951 für normalverteilte Merkmale SPC Qualitätssicherung in der Dauermagnettechnik Werkstoffauswahl und Magnetauslegung Dauermagnetherstellung Mess- und Prüfverfahren für Dauermagnete Magnetische Mess- und Prüfverfahren für Dauermagnete Abwicklung und EMK-Messung Prüfmittelmanagement (PMM) Aufgaben des PM-Managements Prüfmittelüberwachung Kosten der Prüfmittelüberwachung Kalibrieren von Prüfmitteln 228

6 Begriffe Die PTB und der DKD Forderungen der Normen Magnetische Kalibrierverfahren Prüfmittelfähigkeit Aufgabenstellung Begriffsdefinitionen Verfahren zur Ermittlung der Fähigkeit 234 Anhang 1: Beispieltabelle für Herstellerangaben zu kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen 239 Anhang 2: Normen für die Dauermagnettechnik und zu QM-Begriffen 241 Anhang 3: Adressen zur Beschaffung von Informationen 242 Autorenverzeichnis Stichwortverzeichnis