Seit 1982 werden Koerzitivfeldstärkemessungen im offenen magnetischen Kreis durch mehrere Normen geregelt, z. B. durch IEC 60404-7:1982 und EN 10330:2015. Im Jahr 2019 wurde die 2. Ausgabe der IEC 60404-7:2019 veröffentlicht. Ein Jahr später wurde sie von CENELEC als EN IEC 60404-7:2020 angenommen. Es handelt sich um eine umfassende Überarbeitung der Norm, die einige wichtige Änderungen enthält. Die folgenden Abschnitte sollen die wichtigsten Unterschiede erläutern und einen Überblick über die bedeutngsvollsten Norm-Änderungen und deren direkten Auswirkungen auf die Industrie geben. Sie ersetzen jedoch nicht das Studium der neuen Norm.
Abb. 1: Zeitleiste der Normen zur Messung der Koerzitivfeldstärke im offenen magnetischen Kreis mit Blick auf den CENELEC- und DIN-Bereich.
Unter anderem gibt es folgende wesentliche Änderungen gegenüber der vorherigen Ausgabe:
Als direkte Folge der Norm-Überarbeitung sollten Anwender und Hersteller von Messgeräten prüfen, ob die Geräte noch mit der neuen EN IEC 60404-7:2020 konform sind. In den folgenden Abschnitten wird näher auf die Folgen und Vorteile der neuen Norm für den Anwender eingegangen.
Abb. 2: Diagramm zur Veranschaulichung der nach EN IEC 60404-7:2020 messbaren Proben.
Die Beschränkung der Norm auf Proben mit Koerzitivfeldstärken von weniger als 160 kA/m führt dazu, dass diese Norm nicht auf Proben mit derart hohen Koerzitivfeldstärken angewendet werden kann. Es gibt keinen direkten Nachfolger der Norm IEC 60404-7:1982 für solche Proben. Die IEC TR 63304 gibt jedoch einen Überblick über Messungen im offenen magnetischen Kreis für Dauermagnete und soll als weitere Referenz herangezogen werden.
Abb. 3: Messgeräte nach EN IEC 60404-7:2020 mit magnetischer Abschirmung.
Messungen nach EN IEC 60404-7:2020 erfordern nun eine magnetische Abschirmung zur Vermeidung von magnetischen Störfeldern. Das Gerät muss jeden Einfluss der Abschirmung auf die Messung kompensieren. Geräte ohne solche Eigenschaften können nicht mehr in Übereinstimmung mit IEC 60404-7 verwendet werden.
In der Vergangenheit war es notwendig, ein Gerät ohne ein solches Merkmal in einem Bereich ohne magnetische Störfelder zu platzieren, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Dazu gehörte auch die Ausrichtung der Spule in Bezug auf das magnetische Erdfeld. Die Anforderung an die Hersteller, eine magnetische Abschirmung vorzusehen, bietet dem Benutzer den Vorteil, dass er auch in einer raueren Industrieumgebung sicher zuverlässige Ergebnisse erzielen kann.
Abb. 4: Übersicht der Messverfahren in EN 10330:2015 und EN IEC 60404-7:2020.
Die neue Ausgabe der Norm EN IEC 60404-7:2020 setzt neue Standards für die Messung nicht-ellipsoidischer Proben. Da solche Proben eher die Regel als die Ausnahme sind, sind sie für den Anwender von großer Bedeutung. Nach der neuen Norm ist es nur noch möglich, solche Proben mit dem IEC 60404-7 Verfahren Typ B zu messen.
Geräte nach Methode A verwenden magnetische Sensoren (Hall-Elemente oder Differential-Fluxgates) in der Nähe der Probe, um das Feld der Probe zu messen (siehe Abbildung 4). Da solche Messungen stark von der Form der Probe beeinflusst werden, sind Messungen an anderen Proben als Ellipsoiden gemäß EN IEC 60404-7:2020 nicht möglich.
Abb. 5: Verteilung der magnetischen Polarisation über die Länge eines zylindrischen Stabes – cylindrical rod – (links) und entsprechende illustrative Hysteresekurve (rechts): Die magnetische Polarisation ist am Ende der Probe null (HcJ nach Methode A, rot); die durchschnittliche Summe der magnetischen Polarisation ist null (HcJ nach Methode B, dunkelgrün); die magnetische Polarisation ist in der Mitte des Stabes null (orange).
Diese zusätzliche Anforderung spiegelt die Feststellung wider, dass die magnetische Polarisation zuerst an den Rändern der Probe und erst später in der Mitte Null wird. Daher kann die Koerzitivfeldstärke bei einer nicht-ellipsoidischen Probe je nach Messposition variieren. Nur integrale Messungen, bei denen außerhalb der Feldspule gemessen wird (EN IEC 60404-7:2020 Methode B), bieten die Möglichkeit, die Koerzitivfeldstärke des gesamten Probenstücks zu charakterisieren. Darüber hinaus verlangt die IEC 60404-7, dass nicht-ellipsoide und inhomogene Proben an beiden Enden gemessen werden, um die Genauigkeit der Messung weiter zu erhöhen.
FOERSTER bietet die KOERZIMAT HCJ Produktfamilie an, die Messungen in Übereinstimmung mit der neuen EN IEC 60404-7:2020 ermöglicht, insbesondere für komplex geformte Proben. Wenn Sie Fragen zur neuen Norm und den Lösungen von FOERSTER haben, nehmen Sie sehr gerne Kontakt mit uns auf.