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).
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.