Anwendungsnahe Prüfverfahren für Dauermagnetkomponenten

Permanentmagnete sind zentrale Bauelemente zahlreicher industrieller Anwendungen. Ihr Magnetisierungszustand unterliegt zeit-, feld- und temperaturabhängigen Entmagnetisierungseffekten, die das Langzeitverhalten entscheidend beeinflussen und dadurch spezielle Methoden zur Charakterisierung, Bewertung und Prognose unter praxisrelevanten Bedingungen erfordern. Diese Arbeit stellt darauf aufbauend die Entwicklung und Anwendung eines zerstörungsfreien experimentellen Frameworks zur Analyse von Entmagnetisierungseffekten vor. Vier komplementäre Prüfstandskonzepte ermöglichten kontrollierte Feld- und Temperaturbelastungen sowie lokale und integrale Magnetisierungsmessungen, wodurch reversible, irreversible und zeitabhängige Effekte systematisch unter realistischen Bedingungen untersucht werden konnten. Die Ergebnisse zeigen, dass Entmagnetisierungsprozesse lokal in Bereichen hoher innerer Entmagnetisierungsfelder beginnen. Zeitabhängige Verluste werden in kritischen Arbeitspunkten signifikant und hängen eng von der Position der Entmagnetisierungskurve relativ zur Koerzitivfeldstärke ab. Der magnetische Viskositätsparameter Sv erweist sich als robuste Größe, die primär von der Koerzitivfeldstärke Hcj bestimmt wird. Externe Faktoren wie Probengeometrie und Feldverteilung sowie material- und prozessbedingte Variationen, einschließlich GBD und Nicht-GBD-Proben, zeigen keinen signifikanten unabhängigen Einfluss. Dies ermöglicht eine zuverlässige quantitative Bewertung zeitabhängiger Entmagnetisierung und Vorhersage langfristiger Verluste. Ergänzend wird ein temperaturbasierter Viskositätsparameter eingeführt, der eine vereinfachte und konsistente Quantifizierung zeitabhängiger Effekte erlaubt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden Methoden zur Verlustprognose und magnetischen Stabilisierung entwickelt. Durch gezielte Vorentmagnetisierung können zeitabhängige Verluste innerhalb definierter Betriebsbereiche ausgeschlossen werden. Ein anwendungsorientierter Workflow für Systemauslegung und Materialauswahl ermöglicht eine zuverlässige Langzeitstabilität ohne konservative Überdimensionierung. Das entwickelte Framework liefert eine umfassende Grundlage für zerstörungsfreie Bewertung, Qualitätssicherung und Optimierung von Permanentmagneten unter praxisnahen Bedingungen.

Permanent magnets are key components in many industrial applications. Their magnetization exhibits time-, field-, and temperature-dependent demagnetization, which critically affects long-term stability and requires dedicated methods for characterization, evaluation, and prediction under application-relevant conditions. This work presents the development and application of a non-destructive experimental framework for analyzing demagnetization effects in permanent magnets. Four complementary test bench concepts are introduced, enabling controlled field and temperature loading as well as local and integral magnetization measurements, allowing systematic investigation of reversible, irreversible, and time-dependent effects under realistic operating conditions. The results show that demagnetization processes originate locally in regions of high internal demagnetizing fields. Time-dependent losses become significant near critical operating points and are closely linked to their position on the demagnetization curve relative to the coercive field. The magnetic viscosity parameter Sv is a robust quantity, primarily determined by the coercive field Hcj. External factors, such as sample geometry and field distribution, as well as material- and process-related variations, including GBD and non-GBD samples, show no significant independent effect. These results demonstrate that S_v provides a reliable quantitative measure of time-dependent demagnetization, allowing accurate prediction of long-term magnetic losses under realistic operating conditions. In addition to the established field-based approach, a temperature-based viscosity parameter S_v^T is introduced, enabling simplified and consistent quantification of time-dependent effects. Based on these findings, methods for loss prediction and magnetic stabilization are developed. Targeted pre-demagnetization enables the elimination of time-dependent losses within defined operating ranges. Furthermore, an application-oriented workflow for system design and material selection is proposed, allowing reliable long-term performance without conservative overdimensioning. The presented framework provides a comprehensive basis for non-destructive evaluation, quality assurance, and optimization of permanent magnets under application-relevant conditions.