Automatisierte 3d-Vermessungen von Magnetfeldern

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Wir sind in der Lage präzise Magnetfelder eines Objekts dreidimensional zu vermessen und zu visualisieren.

Magnetische Vermessung der Glocke eines bürstenlosen Motors

Bei den hier gezeigten Messungen handelt es sich um Hybriden. Es wurden reale Messdaten mit CAD-Modellen kombiniert. Dadurch fällt die Zuordnung einfacher. Zusätzlich wurden die Vektoren passend eingefärbt, um klar den Nordpol und Südpol erkennen zu können, selbst wenn die einzelnen Magnete innerhalb der Glocke verdreht werden, sind die Pole korrekt dargestellt. Diese Darstellung ist einzigartig und ermöglicht eine schnelle Erkennung von etwaigen Fehlern sowie Optimierungsmöglichkeiten.

Automatisierte Vermessung Halbach-Array

Wenn Sie wissen wollen, wie gut Ihr Halbach-Array ist und wie sich das Magnetfeld im Raum verteilt, sind Sie hier richtig. Wir scannen präzise Magnetfelder dreidimensonal im Raum und visualisieren diese.


Durch die dreidimensionale Darstellung können beliebige zweidimensionale Schnittebenen gelegt werden und so die Magnetfeldstärke in diesem Bereich untersucht werden. Bei der Entwicklung eines zweidimensional arbeitenden Linearmotors können so bereits im Vorfeld wichtige Aussagen gemacht werden. Die Optimierung fällt deutlich leichter.


Die gemessenen 3D-Daten können, je nach Anforderung, weiterverarbeitet werden. Hier sehen Sie einen Schnitt durch das Halbach-Array. Gut zu erkennen ist der Verlauf der Magnetfeldstärken.


Schnittdarstellungen sind an beliebigen Positionen und in beliebigen Schnittebenen möglich.


Verlauf der Magnetfeldstärken eines Halbach-Arrays aus der Vogelperspektive. Nordpol und Südpol sind farblich markiert in rot bzw. grün. Deutlich zu erkennen sind die kleineren magnetischen Bereiche im Zentrum (4 Magnete), im Vergleich zu den Magnetfeldern im Randbereich (12 Magnete). Die Eckmagnete sind bzgl. der Größe des Magnetfeldes besonders ausgeprägt, da der Gegenpol fehlt.

Langzeitmessung von Magnetfeldern

Sie haben die Vermutung, dass Magnetfelder bei Ihnen Veränderungen im Fertigungsprozess oder bei der Qualitätssicherung hervorrufen konnten?
Beispielsweise kann eine nahe Bahnstrecke durch einen vorbeifahrenden Zug ein magnetisches Störfeld erzeugen. Dieses magnetische Störfeld kann wiederum Ihre Messungen beeinflussen. Eine Langzeitmessung des Magnetfeldes vor Ort kann hier Hinweise liefern.
Durch die hochpräzise Langzeitmessung können sogar Änderungen im Erdmagnetfeld erfasst werden. Wussten Sie, dass das Erdmagnetfeld jeden Tag um einen gewissen Wert schwankt? Je nach dem, wo sich die Sonne befindet.
Auch dies kann mit der hochpräzisen Langzeitmessung der Magnetfelder ermittelt werden und zwar dreidimensional. Auf Wunsch an mehreren Orten gleichzeitig.

Automatisierte 3d-Vermessungen von Magnetfeldern eignen sich besonders für folgende Bereiche:

• Qualitätssicherung
• Forensik
• Forschung und Wissenschaft
• Elektromotorenbau
• Überprüfung Simulationsergebnisse Magnetfeldsimulation
• Probenvermessung
• Messung Restmagnetisierung
• Automatisierte Magnetfeldmessungen
• Vermessung Magnetfelder auf Platinen und Leiterbahnen
• Automatisierte 3D-Vermessung von Magnetfeldern

Typische Magnetfeldstärken in der Umgebung

Beschreibung	Tesla bzw. "T"	Millitesla bzw. "mT"	Mikrotesla bzw. "μT"	Gauß bzw. "G"
Erdmagnetfeld in Deutschland	0,00005	0,05	50	0,5
Grenzwert elektromagnetische Felder bei Geräten	0,000 1	0,1	100	1
Kühlschrankmagnet schwach (z.B. aus Folie)	0,02	20	20000	200
Kühlschrankmagnet stark	0,1	100	100000	1000
Luftspalt Lautsprechermagnet (klein, preiwert)	0,2	200	200000	2000
Starker (NdFeB) Magnet an einem Pol	0,5	500	500000	5000
Zwischen zwei starken (NdFeB) Magneten an den Polen	1,2	1200	1200000	12000
Magnetresonanztomographie "Kernspin"	2	2000	2000000	20000

Bei unseren Messungen handelt es sich um eine vollautomatische und hochpräzise Vermessung von Magnetfeldern mit einer minimalen Ortsauflösung von 0,1 mm und einer Magnetfeldauflösung von bis zu 20 nT. Hinweis: Das sehr schwache Erdmagnetfeld ist ca. 2000 mal stärker.
Je nach Messobjekt wird ein passender Messkopf gewählt sowie die Empfindlichkeit des magnetischen Messkopfes eingestellt. Dadurch wird eine optimale Auflösung bei der Vermessung des Magnetfeldes erreicht.
Die Messmaschine wurde eigens entwickelt und befindet sich in ständiger Weiterentwicklung.

Die Messpunkte werden im Vorfeld über eine Spezialsoftware berechnet und anschließend real mit einem eigens entwickelten Messkopf abgefahren. Der Messkopf kann präzise Bohrungen mit einem Innendurchmesser von mindestens 6 mm vermessen. Kleinere Messköpfe bzw. Bohrdurchmesser auf Anfrage.

Je nach Anwendungsfall können automatisierte Messungen mit beliebiger Geometrie und Auflösung durchgeführt werden. Durch den automatisierten Ablauf der Messung und spezielle Algorithmik kann auf eine aufwändige Abschirmung verzichtet werden. Eine spezielle Schirmkammer ist nicht notwendig.


Messung 1: Messung Magnetfeld + Störfeld --> diese Messung genügt meistens
Messung 2: Messung ohne Probe. Es wird nur das Störfeld (z.B. Erdmagnetfeld, Magnetfeld ausgeschalteter Lautsprecher) an den exakt gleichen Ortskoordinaten vermessen.  
Datenverarbeitung: Messung 1 – Messung 2 = Magnetfeld der Probe ohne Störsignal
Die automatisierte Messung hat viele Vorteile gegenüber der Freihandmessung. Durch die automatisierte dreidimensionale Messung der Magnetfeldstärke werden reproduzierbare Messergebnisse erzeugt.
Die automatisierten Magnetfeldmessungen sind Vektormessungen, wodurch an jedem Messpunkt im Raum die Stärke und Richtung des Magnetfeldes bekannt ist. Übliche Handmessgeräte zeigen nur die Starke des Magnetfeldes an, nicht aber die Richtung.

Vergleiche einer Vektormessung des Magnetfeldes gegenüber eine reinen Messung der Magnetfeldstärke.




Die Vektordaten des Magnetfeldes lassen sich einfach in drei Dimensionen darstellen. Dadurch kann ein tieferes Verständnis des Verlaufs der magnetischen Feldlinien sowie der daraus resultierenden Magnetkräfte gewonnen werden. Optimierungen, Fehlersuche sowie Qualitätskontrollen sind einfacher.

Durch den Einsatz modernster und hochpräziser Sensorik in Verbindung mit leistungsfähiger Datenverarbeitung und Algorithmik können neue Erkenntnisse gewonnen werden. Es können sonst nicht bzw. sehr schwer nachweisbare Magnetfelder visualisiert  werden.


Ein typisches Beispiel ist die Forensik. Hier können selbst kleinste Magnetfelder erfasst und zugeordnet werden wie beispielsweise:

• Falschmünzen / Falschgeld
• Messer (Zuordnung zu einer Herstellungscharge bzw. einem magnetischem Messerhalter)
• Bewusste Löschung von Magnetstreifen (z.B. Kreditkarte) mittels eines Permanentmagneten. Hier kann, je nach Ausgangslager, der Magnet als auch die Bewegungsrichtung des Magneten ermittelt werden.
• Nachweis der magnetischen Manipulation von Geräten.
• Magnetischer Schraubendreher in Verbindung mit einer Schraube. Selbst bei (fast unmagnetischem Edelstahl) können Restspuren nachgewiesen und evtl. einem Werkzeug zugeordnet werden.

Nachweis von magnetischen Spuren an Metallteilen und deren graphische Darstellung.

WICHTIG: Bitte vor der Handhabung der zu untersuchenden Objekte Kontakt mit uns aufnehmen. Schwache Magnetfelder sind durch unsachgemäße Handhabung schnell vernichtet bzw. verändert.

Kundenspezifische Vermessungen von dreidimensionalen Magnetfeldern

Nachfolgende Daten werden mit freundlicher Genehmigung unserer Kunden gezeigt.


Vermessung und Visualisierung eines kundenspezifischen Bauteils. Schnitt und Farbgebung der gemessenen Magnetfelder im Raum wurden nach Kundenwunsch angepasst. Die sichtbaren Vektoren des Magnetfeldes entsprechen gerade einmal 1 % der Messdaten. Das Bauteil selbst ist nur wenige mm groß.


Visualisierung von Restmagnetfeldern an einem Bauteil durch den Produktionsprozess. Durch die Herausarbeitung der Feldgrenzen in weiß kann deutlich einfacher festgestellt werden, bei welchem Produktionsprozess dieses Magnetfeld entsteht. Es kann einerseits einfach das Restmagnetfeld eliminiert werden und andererseits, aus forensischer Sicht, eine klare Zuordnung des Objekts zu einem Unternehmen erfolgen. Dies geht so weit, dass das Objekt exakt einer Maschine und einem Werkzeug zugeordnet werden kann.

Magnetische 3D-Vermessung eines Permanentmagneten aus AlNiCo

Der Probendurchmesser ist 3,0 mm. Das Magnetfeld wurde speziell geformt und ist besonders gut im Vektorraum erkennbar. Die Vektorpfeile weisen vom Nordpol zum Südpol.

Magnetische Vermessung von Brushless Motoren

Magnetisches Feld außerhalb der Glocke eines Brushlessmotors (BLDC). Zur besseren Darstellung in einer Schichtaufnahme des gemessenen Magnetfeldes.


Hier wurde das Magnetfeld eines BLDC-Motors außerhalb der Glocke vermessen und dargestellt. Durch spezielle Algorithmik ist der magnetische Fluss gut zu erkennen. Die Einfärbung erfolgte nach Kundenwunsch.
Typische Magnetfeldmessungen geben wenig bis keinen Aufschluss über die zu erwartenden Magnetkräfte innerhalb des Motors. Mittels mathematisch / physikalischer Modelle können die realen Messdaten so transformiert bzw. umgewandelt werden, dass die zu erwartenden Magnetkräfte ermittelt werden können.

Magnetfeld Stator eines BLDC-Motors

Messung des Magnetfeldes eines Stators aus einem BLDC-Motor. Die Spulen wurden mit einem definierten Strom belastet. Die Verteilung des Magnetfeldes kann real betrachtet werden inklusive der Fertigungstoleranzen. Auch hier wurden die Vektoren speziell eingefärbt. Dies ermöglicht die bessere Zuordnung zu der Glocke und den damit verbundenen Kräften.
Die Messdaten können ideal verwendet werden, um das Simulationsmodell zu optimieren sowie die realen magnetischen Feldstärken zu kennen. Zusätzlich kann die Orientierung des Magnetfeldes im Raum perfekt erkannt werden.


Mittels fortschrittlicher Datenanalyse bzw. Algorithmen kann das Windungsschema des Brushless Motors aufgrund der Messdaten ermittelt werden. Selbst ein komplett vergossener Stator kann tiefer gehend magnetisch analysiert werden.

Viel Raum für Optimierungen!

Magnetische Vermessung einer Haftmagnetfolie

Hier wurde ein Haftmagnet in Folienform vermessen und die Daten visualisiert. Der Polabstand der Streifenpole beträgt 4 mm. Durch die automatisierte dreidimensionale Vermessung der Magnetfelder kann der Produktionsprozess bzgl. der Qualität kontrolliert werden. Es lassen sich kleinste Fehler und Unregelmäßigkeiten darstellen, wodurch ein magnetischer Fingerabdruck der Magnetfolie erstellt werden kann. Somit kann, aus forensischer Sicht, eine Zuordnung erfolgen.

Restmagnetfeld an einem rostfreien Messer

Hier ist das Restmagnetfeld eines rostfreien Messers dargestellt. Das Magnetfeld entstand durch einen magnetischen Messerhalter. Der magnetische Messerhalter war in diesem Fall selbstgebaut, wodurch die Magnete eine individuelle Anordnung besaßen. Durch das Restmagnetfeld in dem Messer kann dieses (fast) zweifelsfrei diesem Messerhalter zugeordnet werden. Aus forensischer Sicht ein Glücksfall.

Magnetfeld Haftmagnet real vermessen

Hier ist das Magnetfeld eines Haftmagneten im Querschnitt zu sehen.

Magnetfeld eine verdrillten Kabels

Hier ist das Magnetfeld eines verdrillten und nicht verdrillten Kabels im Vergleich zu sehen. Bei dem verdrillten Kabel löschen sich die Magnetfelder teilweise aus, weshalb diese deutlich schwächer sind. Bei dem nicht verdrillten Kabel wirkt dieses wie eine in die länge gezogene Spule. Die Magnetfelder addieren sich.

Soll das Magnetfeld eines stromführenden Kabels klein sein, so sollten die Hin- und Rückleitung miteinander verdrillt werden. Hierdurch wird das magnetsiche Störfeld stark abgeschwächt.


Sprechen Sie uns, wenn Sie präzise und dreidimensional Magnetfelder vermessen wollen.