Analyse des Feldverlaufs bei der Untersuchung weichmagnetischer massiver Proben

Das Verhalten und die Eigenschaften massiver magnetischer Kerne werden u. a. bestimmt durch

  • die Magnetisierungskennlinie
  • die Ummagnetisierungsschleife

der eingesetzten Werkstoffe.

Sieht man von Ringkernmessungen ab, werden diese Eigenschaftsfunktionen i. allg. an Proben in einem Joch untersucht. Im Bereich der Übergänge vom Pol zur Probe bilden sich Quellen/Senken der Feldstärke aus. Sie haben inhomogene Feldverläufe H(r,z) bzw. B(r,z) in der axialen und radialen Richtung zur Folge. Insbesondere bei gedrungenen Proben mit einem  Verhältnis

(Länge/ Durchmesser)Probe = (L/D)Probe < 10

ist i. allg. mit inhomogenen Feldverläufen H(r,z) bzw. B(r,z) über die Länge z der Probe zu rechnen. In der folgenden Abbildung wird ein Beispiel dargestellt (FEM–Berechnung ohne Luftspalt,
¼ Fläche & ½ Höhe der Probe).

 

Feldverlauf der Flussdichte B im Pol und in der Probe

Feldverlauf von B in Pol und massiver Probe 

 

Verlauf H(r) der Feldstärke H außerhalb der Probe bei z = H/2

Feldverlauf von H ausserhalb der massiven Probe

 

Möglichkeiten, die Feldinhomogenitäten in den Übergangsbereichen vom Pol zur Probe und in der Probe zu beeinflussen, sind Variationen

  • der geometrischen Abmessungen der Probe (Länge, Querschnitt)
  • des Verhältnisses  AProbe / APol  der Querschnitte der Pole und der Probe
  • des Verhältnisses  µ(B)Probe / µ(B)Pol  der Leitfähigkeiten
  • der Anordnung/ Gestaltung der Feldspulen

Zusätzlich ist es möglich, z. B durch den Einsatz mehrerer HALL - Sensoren

  • den axialen Verlauf H(r,z) der Tangentialfeldstärke zu bestimmen
  • diesen Verlauf H(r,z) mathematisch zu beschreiben.



Die Bestimmung der magnetischen Eigenschaften eines weichmagnetischen Werkstoffs an einer Probe mit einem ungünstigen Verhältnis (Länge/Durchmesser)  ist problematisch. Es wurde versucht, die inhomogenen Feldverläufe durch mehrere, örtlich getrennt angeordnete Sensoren quantitativ zu erfassen und aufzulösen.