Prüfmethoden und -verfahren für Permanentmagnetmaterialien

Permanentmagnetmaterialien müssen strengen Tests unterzogen werden, um ihre Leistung, Konsistenz und Eignung für industrielle Anwendungen sicherzustellen. Es gibt mehrere standardisierte Methoden zur Bewertung der Flussdichte, des Gesamtflusses und der magnetischen Hystereseeigenschaften. Nachfolgend finden Sie eine Übersicht über die gängigsten Testverfahren.

Flussdichtetest (Gaußmeter)

Die Flussdichte kann auf der Oberfläche eines Magneten oder in einer bestimmten Entfernung mit einem Gaussmeter entweder mit einer axialen oder transversalen Sonde ausgestattet.

• So funktioniert es: Die Sonde enthält einen Hall-Effekt-Sensor, der eine Ausgangsspannung proportional zur magnetischen Flussdichte erzeugt.
• Überlegungen zur Genauigkeit: Da Messungen sehr positionsabhängig sind, müssen die Sonden für jeden Test an der exakt gleichen Stelle platziert werden. Um eine konsistente Positionierung zu gewährleisten, werden üblicherweise Messinghalterungen verwendet.
• Kalibrierung: Zur Kalibrierung ist eine Null-Gauss-Kammer oder eine Magnetprobe mit bekannter Flussdichte erforderlich.

Notiz: Das Gaussmeter liefert die Oberflächenflussdichte in Gauss oder Tesla, die sich von den in den Materialangaben angegebenen Werten der intrinsischen Resteinduktion (Br) unterscheidet.

Gesamtflusstest (Flussmeter mit Helmholtz-Spule)

Der Gesamtmagnetfluss eines Magneten kann mit einem an eine Helmholtz-Spule angeschlossenen Fluxmeter gemessen werden.

• Spulenaufbau: Eine Helmholtz-Spule besteht aus zwei identischen Spulen, die durch ihren Radius voneinander beabstandet sind. Um genaue Messungen zu erzielen, sollte der Spulendurchmesser mindestens dreimal größer sein als die größte Magnetabmessung.
• Verfahren: Der Magnet wird in der Mitte zwischen den Spulen platziert und dann herausgezogen, wobei darauf zu achten ist, dass seine Flusslinien senkrecht durch die Spule verlaufen. Die induzierte Spannung wird vom Fluxmeter erfasst und liefert Daten in Weber, Maxwell oder Millivoltsekunden (mV).
• Moderner Vorteil: Neuere Fluxmeter ermöglichen es Benutzern, das Magnetvolumen einzugeben, um Br und verwandte Werte direkt in Tesla zu berechnen.

Wichtige Bedienschritte:

• Die Drift der Flussmesser muss korrigiert werden (ein Vorgang, der 10–30 Minuten dauern kann).
• Die Magnetausrichtung muss senkrecht zur Spulenebene bleiben.
• Die Spule sollte fern von externen magnetischen Störungen oder Metalloberflächen positioniert werden.

Hysteresetest (Permeameter)

Der Hysteresetest, auch als BH-Kurventest bekannt, misst intrinsische und normale magnetische Eigenschaften, typischerweise bei unterschiedlichen Temperaturen.

• Ausrüstung: Ein Gleichstrommagnetisierer und ein Flussmesser sind mit einer um die Probe gewickelten Suchspule verbunden.
• Probenvorbereitung: Um genaue Ergebnisse zu erzielen, muss das Magnetmaterial in präzise Formen (normalerweise Würfel) bearbeitet werden.
• Testablauf: Der Magnet wird zyklisch durchlaufen:
  1. Ursprung bis Sättigung
  2. Entmagnetisierung
  3. Umgekehrte Sättigung
  4. Rückkehr zur ursprünglichen Sättigung

Die aufgezeichneten Daten erzeugen eine BH-Kurve (Hysteresekurve), mit Parametern wie:

• Br: Residualinduktion
• Hcb: Koerzitivkraft (normal)
• Hcj: Intrinsische Koerzitivfeldstärke
• BHmax: Maximales Energieprodukt

Dieser Test liefert wichtige Leistungsdaten, ist jedoch kostspielig und zeitaufwendig und daher für die Prüfung von Fertigteilen in großen Stückzahlen ungeeignet. StattdessenMagnethersteller liefern normalerweise eine BH-Kurve pro Magnetcharge.

Abschluss

Die Prüfung von Permanentmagnetmaterialien ist für die Gewährleistung der Produktzuverlässigkeit in Branchen wie der Elektronik, der Automobilindustrie und der erneuerbaren Energien von entscheidender Bedeutung. Während die Gaussmeter-Test bietet lokalisierte Flussdichte, die Helmholtzspule mit Fluxmeter misst die gesamte Flussleistung und die Hysteresetest liefert tiefe Einblicke in die intrinsischen Materialeigenschaften. Zusammen ermöglichen diese Methoden eine umfassende Bewertung der Magnetleistung und unterstützen die Qualitätskontrolle und das anwendungsspezifische Design.