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Wilhelm Cassing | Karl Kuntze | Gunnar Ross

Dauermagnete

Mess- und Magnetisiertechnik Studienausgabe

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EAN/ISBN
9783838551746
3. 3. Aufl. = 2. Aufl. bei utb 2017

Details

Für Entwicklung, Einkauf, Kontrolle, Montage und Verarbeitung sind die Kenntnis der Werkstoffe und gemeinsam festgelegte, gleiche Mess- und Prüfverfahren als Grundlage für ein reibungsloses Geschäftsverhältnis zwischen Verbraucher und Hersteller von Dauermagneten notwendig.
Der Themenband vermittelt die notwendigen fachlichen Grundlagen. In der dritten Auflage wurden noch einmal Formulierungen überarbeitet und Aktualisierungen bei der Messtechnik vorgenommen, die das Verständnis für die Thematik vereinfachen sollen. Die Ergänzung der formelmäßigen Zusammenhänge ermöglicht dem Nutzer erste Abschätzungen und Berechnungen der Magnetwerkstoffe und des magnetischen Kreises.
  • CoverCover
  • ImpressumIV
  • InhaltsverzeichnisIX
  • 1 Grundlagen der Dauermagnete: Begriffe, Einheiten, Werkstoffe, spezifische Eigenschaften1
  • 1.1 Einleitung1
  • 1.2 Historischer Überblick1
  • 1.2.1 Das Atommodell2
  • 1.2.2 Zeitliche Entwicklung der Werkstoffe3
  • 1.3 Grundbegriffe5
  • 1.3.1 Magnetische Grundbegriffe und ihre Einheiten5
  • 1.3.2 Magnetische Feldstärke6
  • 1.3.3 Die Feldlinien6
  • 1.3.4 Magnetischer Fluss9
  • 1.3.5 Magnetische Flussdichte10
  • 1.3.6 Permeabilität und Suszeptiblilität10
  • 1.3.7 Polarisation, Magnetisierung, magnetisches Moment11
  • 1.4 Das B(H)-Diagramm11
  • 1.4.1 Die Magnetisierungskennlinie12
  • 1.4.2 Die Entmagnetisierungskennlinie13
  • 1.4.3 Die Arbeitsgerade und der Arbeitspunkt15
  • 1.4.4 Die Entmagnetisierungskennlinien verschiedener Werkstoffe16
  • 1.4.5 Die Scherung der Arbeitsgeraden/Scherungsfächer17
  • 1.4.6 Die Nomenklatur17
  • 1.5 Die aktuellen Magnetwerkstoffe18
  • 1.5.1 AlNiCo- Werkstoffe18
  • 1.5.1.1 Die Zusammensetzung18
  • 1.5.1.2 Der Herstellungsprozess18
  • 1.5.1.3 Chemische Beständigkeit20
  • 1.5.2 HF- Werkstoff22
  • 1.5.2.1 Die Zusammensetzung22
  • 1.5.2.2 Der Herstellungsprozess22
  • 1.5.2.3 Die chemische Beständigkeit24
  • 1.5.3 SmCo- Werkstoffe (RECo)25
  • 1.5.3.1 Die Zusammensetzung25
  • 1.5.3.2 Das Herstellverfahren26
  • 1.5.3.3 Die chemische Beständigkeit28
  • 1.5.4 NdFeB- Werkstoffe (REFeB)29
  • 1.5.4.1 Die Zusammensetzung29
  • 1.5.4.2 Das Herstellverfahren29
  • 1.5.4.3 Die chemische Beständigkeit31
  • 1.5.4.4 Beschichtungen31
  • 1.5.5 Kunststoffgebundene Magnete33
  • 1.5.6 Magnetgummi34
  • 1.6 Einheiten35
  • 1.7 Literatur35
  • 2 Grundlagen zur Berechnung des dauermagnetischen Kreises36
  • 2.1 Einleitung36
  • 2.2 Das B(H)-Diagramm37
  • 2.3 Dauermagnetkreis41
  • 2.3.1 Arbeitsgerade42
  • 2.3.2 Luftspaltflussdichte43
  • 2.3.3 Optimaler Arbeitspunkt43
  • 2.3.4 Fremdfeldeinfluss46
  • 2.4 Temperaturverhalten45
  • 2.4.1 Beispiel einer graphischen Methode zur Bestimmung reversibler und irreversibler Flussdichteänderung bei Ferriten50
  • 2.5 Berechnung von Dauermagnetkreisen mit konzentrierten Elementen52
  • 2.5.1 Magnetisches Ersatzschaltbild52
  • 2.5.2 Streuleitwerte54
  • 2.6 Berechnung eines Ringspaltsystems mit der Ersatzschaltbildmethode57
  • 2.6.1 Berechnung der Leitwerte57
  • 2.6.2 Berechnung der Luftspaltflussdichte59
  • 2.6.3 Berechnung der Flussdichte im Permanentmagneten60
  • 2.6.4 Vergleich zu den Ergebnissen der numerischen Feldberechnung60
  • 2.7 Scherung eines Magnetzylinders im offenen Magnetkreis62
  • 2.7.1 Analytische Berechnung62
  • 2.7.2 Vergleich mit der numerischen Berechnung64
  • 2.8 Literatur73
  • 3 Magnetische Messtechnik74
  • 3.1 Einleitung74
  • 3.2 Fluxmeter75
  • 3.2.1 Magnetischer Fluss I75
  • 3.2.2 Elektronische Integratoren76
  • 3.2.2.1 Analoge Integratoren76
  • 3.2.2.2 Digitale Integratoren78
  • 3.2.2.3 Digital kompensierter analoger Integrator79
  • 3.2.3 Messgeräte80
  • 3.3 Messgrößen81
  • 3.3.1 Magnetischer Fluss I83
  • 3.3.1.1 Flussmessung an Ringspaltsystemen83
  • 3.3.1.2 Flussmessung in Motoren83
  • 3.3.1.3 Automatische Serienmessung von Dauermagneten84
  • 3.3.2 Magnetische Feldstärke H85
  • 3.3.3 Magnetische Flussdichte B86
  • 3.3.4 Magnetisches Potenzial P87
  • 3.3.4.1 Prüfung von Stabmagneten91
  • 3.3.4.2 Messungen an Magnetsystemen für Drehspul-Instrumente93
  • 3.3.4.3 Messungen an Lautsprecher-Magnetsystemen94
  • 3.3.5 Magnetischer Leitwert O95
  • 3.3.6 Magnetisches Moment und magnetisches Dipolmoment96
  • 3.3.6.1 Magnetisches Moment von Block- und Stabmagneten100
  • 3.3.6.2 Bestimmung der Vorzugsrichtung von Dauermagneten101
  • 3.3.7 Arbeitspunktbestimmung durch Messung von J oder H101
  • 3.3.7.1 Arbeitspunkt von Segment-Magneten103
  • 3.3.7.2 Punktweise Bestimmung der Entmagnetisierungskurve104
  • 3.4 Feldstärkemessgeräte mit Hall-Sonden105
  • 3.4.1 Funktionsprinzip und Messgeräte105
  • 3.4.2 Vergleich zwischen Fluxmeter und Feldstärkemessgerät110
  • 3.5 Magnetisierungskurven von Dauermagneten108
  • 3.5.1 Elektromagnete109
  • 3.5.2 Probenvorbereitung110
  • 3.5.3 Messung von J(H)-Kurven mit J-kompensierten Umspulen111
  • 3.5.4 Messung von J(H)-Kurven mit Polspulen114
  • 3.5.5 J(H)-Kurven bei hohen Temperaturen117
  • 3.5.6 J(H)-Kurven magnetischer Pulver118
  • 3.5.7 B(H) und J(H)-Kurven von hochkoerzitiven Werkstoffen119
  • 3.6 Kalibrieren von Messmitteln120
  • 3.6.1 Erzeugung von Magnetfeldern zum Kalibrieren122
  • 3.6.1.1 Erzeugung von Magnetfeldern mit Helmholtz-Spulen122
  • 3.6.1.2 Normalfeldspulen nach Helmholtz123
  • 3.6.1.3 Vergleichsmagnete123
  • 3.6.2 Kalibrieren eines Fluxmeters124
  • 3.6.3 Kalibrieren von Messgeräten für die magnetische Polarisation mit Nickel126
  • 3.6.4 Beziehungen zwischen SI- und CGS-Einheiten126
  • 3.7 Literatur127
  • 4 Magnetisiertechnik129
  • 4.1 Einleitung129
  • 4.2 Grundlagen130
  • 4.2.1 Magnetisierfeldstärke130
  • 4.2.2 Magnetisieren von Magneten oder Systemen132
  • 4.2.3 Arbeitssicherheit134
  • 4.2.4 Magnetisierarten134
  • 4.2.5 Magnetisierenergie136
  • 4.3 Erzeugung von Magnetfeldern zum Magnetisieren136
  • 4.3.1 Magnetisieren mit Gleichstrom136
  • 4.3.2 Magnetisieren mit Dauermagneten138
  • 4.3.3 Magnetisieren und Entmagnetisieren mit Impulsfeldern139
  • 4.3.3.1 Sinusförmige Entladung140
  • 4.3.3.2 Aperiodische Entladung141
  • 4.3.3.3 Alternierende Entladung142
  • 4.3.3.4 Wirbelströme144
  • 4.4 Qualitätssicherung146
  • 4.4.1 Messung von Magnetisierströmen146
  • 4.4.2 Messung von Impulsfeldern147
  • 4.4.3 Prüfen des Magnetisierergebnisses147
  • 4.5 Magnetisierspulen148
  • 4.6 Magnetisiervorrichtungen in Anwendungsbeispielen151
  • 4.6.1 Magnetisieren von Statoren und Rotoren152
  • 4.6.2 Magnetisieranlage für Magnetsysteme155
  • 4.6.3 Magnetisierplatten und Impulsmagnetisierwalzen156
  • 4.6.4 Impulstransformatoren157
  • 4.7 Abgleichen von Magneten auf einen vorgegebenen Wert159
  • 4.8 Literatur163
  • 5 Magnetische Sensoren164
  • 5.1 Einleitung164
  • 5.2 Übersicht über physikalische Prinzipien165
  • 5.2.1 Galvano-magnetisches Prinzip166
  • 5.2.1.1 Die Strom-/Leistungsmessung169
  • 5.2.1.2 Die Abstandsmessung mittels Hallsensoren170
  • 5.2.1.3 Blechdickenmessung mittels Hallsensoren171
  • 5.2.1.4 Die Magnetgabelschranke172
  • 5.2.2 Dauermagnete zur Ansteuerung von Sensoren173
  • 5.3 Das Differentialtransformatorprinzip (Dreispulensystem)175
  • 5.3.1 Der PLCD-Sensor178
  • 5.4 Der magnetoresistive Effekt179
  • 5.4.1 Die Feldplatte179
  • 5.4.2 Der „Anisotrope Magnetoresistive Effekt“ (AMR), Magnetisierung dünner Schichten182
  • 5.4.3 Der „Giant Magnetoresistive Effect” (GMR)192
  • 5.4.3.1 Colossaler Magnetoresistiver Effekt (CMR) 1998195
  • 5.4.3.2 Außergewöhnlicher Magnetoresistiver Effekt (EMR) 1998195
  • 5.4.3.3 Giant Magneto Impedance (GMI)-Effekt 1995196
  • 5.4.3.4 Nanokontakte (2002)198
  • 5.5 Spezielle Varianten magnetischer Sensoren199
  • 5.5.1 Magnetostriktion und Ultraschall199
  • 5.5.2 Reed-Kontakte, Sonderformen201
  • 5.6 Schlussbetrachtung202
  • 5.7 Literaturverzeichnis203
  • 6 Qualitätssicherung in der Dauermagnettechnik204
  • 6.1 Einleitung204
  • 6.2 QM-Normen und Produkthaftung205
  • 6.2.1 Übersicht über die Normen der Reihe DIN EN ISO 9000 ff205
  • 6.2.2 Rechtliche Aspekte207
  • 6.2.2.1 Haftung und Produkthaftung207
  • 6.2.2.2 Wareneingangsprüfungen208
  • 6.2.3 Null-Fehler-Philosophie209
  • 6.2.4 Normen zu Begriffen des Qualitätsmanagements209
  • 6.3 Methoden der Qualitätssicherung209
  • 6.3.1 Qualitätsplanung210
  • 6.3.2 Statistische Methoden der Q-Sicherung210
  • 6.3.2.1 Vollprüfung ( Sortieren, Klassieren)211
  • 6.3.2.2 Stichprobenprüfungen211
  • 6.3.2.2.1 Qualitative Merkmale/Attributives Verfahren nach ISO 2859212
  • 6.3.2.2.2 Quantitative Merkmale/Variablenprüfung nach ISO 3951 für normalverteilte Merkmale212
  • 6.3.2.2.3 SPC214
  • 6.4 Qualitätssicherung in der Dauermagnettechnik215
  • 6.4.1 Werkstoffauswahl und Magnetauslegung215
  • 6.4.2 Dauermagnetherstellung216
  • 6.4.3 Mess- und Prüfverfahren für Dauermagnete218
  • 6.4.3.1 Magnetische Mess- und Prüfverfahren für Dauermagnete218
  • 6.4.3.2 Abwicklung und EMK-Messung220
  • 6.5 Prüfmittelmanagement (PMM)222
  • 6.5.1 Aufgaben des PM-Managements222
  • 6.5.2 Prüfmittelüberwachung223
  • 6.5.3 Kosten der Prüfmittelüberwachung224
  • 6.5.4 Kalibrieren von Prüfmitteln224
  • 6.5.4.1 Begriffe225
  • 6.5.4.2 Die PTB und der DKD225
  • 6.5.4.3 Forderungen der Normen227
  • 6.5.4.4 Magnetische Kalibrierverfahren227
  • 6.5.5 Prüfmittelfähigkeit230
  • 6.5.5.1 Aufgabenstellung230
  • 6.5.5.2 Begriffsdefinitionen231
  • 6.5.5.3 Verfahren zur Ermittlung der Fähigkeit231
  • Anhang 1: Zu kunststoffgebundenen Magnetwerkstoffen237
  • Anhang 2: Normen für die Dauermagnettechnik und zu QM-Begriffen239
  • Anhang 3: Adressen zur Beschaffung von Informationen240
  • Stichwortverzeichnis241
  • Autorenverzeichnis244