JPH04102462U - 鉄損値測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造ラインにおけるオンラインで材質及び張
力に依存して精度良く測定可能とする。 【構成】 検出コイル４による被測定材１の磁束密度
と、厚み計２０及び幅計２１による被測定材の板厚及び
幅と、張力計２２による張力とその張力時における被測
定材１の材質に応じた補正値とを鉄損算出回路１１に入
力して鉄損を算出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、強磁性材料、特に磁気特性の良否が問題となる電磁鋼板の鉄損を製 造中にオンライン測定する鉄損値測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

鋼板等の強磁性材料、特に電磁鋼板においては、鉄損等の磁気特性の良否が品 質を左右するため、鉄損を測定することは品質管理上、操業管理上、重要である 。

【０００３】 鉄損をオンラインで分析し得る装置としては、特開昭４９−６９６１号に係る 装置が提案されている。この装置は図６に示す両端にフランジを有する角筒状の 鉄心コア３１の外側に、図７に示す如く同一軸心となるように磁束密度用コイル ３３を巻装し、その外側の側面に内側から順に空隙補償用コイル３５と磁界用コ イル３４とを設け、更に外側に鉄心コア３１と同一軸心となるように励磁コイル ３２が巻装された構成の検出部３０を有している。

【０００４】 しかしながら、この装置による場合は、励磁コイル３２が他のコイル３３、３ ４、３５の存在により鋼板１より離れているために、図７に破線にて示すように 励磁コイル３２から発生した磁力線の鋼板１表面に垂直方向成分が小さくなり、 鋼板１に磁力線が侵入しにくい。このため検出部３０は図８に示すように一定レ ベルの磁界の強さとなる長さｌを所要長さ得るために励磁コイル長さを長寸とし 、また励磁用電源の出力を増大させる必要があった。

【０００５】 そして、鉄損は単位重量当たりの電力損失値であり、それを測定する場合には 寸法測定の必要上、厚み、幅等の測定を要する。例えば幅一定の鋼板では厚みの みを測定すればよいが、その測定のための厚み計３６（図７参照）は、検出部３ ０の機構上それと同一箇所に配設できず、このため鋼板厚みと電力損失との同一 箇所での測定が困難であった。これを解決するためには鋼板の同一箇所を測定す るように鋼板厚みの測定と電力損失の測定とのタイミングを同期させればよいが 、その場合は装置が複雑になるという難点があった。

【０００６】 そこで、このような問題点を解決すべくなされたのが、本願出願人が先に提案 した実開昭６１−２０６８８３号公報に開示された鉄損測定装置である。これは 、貫通型の励磁コイルを２個用いてこれらによる夫々の磁界成分が１つの閉磁路 を構成するように離隔させて設け、その間に検出コイルを配して更に、検出コイ ルの近傍に鋼板等の断面積に関する寸法を測定する測定器を具備せしめることに より、励磁用電源の出力を低減させ得、また電力損失と断面積に関する寸法との 略同一箇所の測定が可能となって鉄損を正確に測定し得る鉄損測定装置を提供す ることを目的とする。

【０００７】 そして、この鉄損測定装置は、長手方向に移動している長尺の被測定材の移動 域における移動方向の相異なる位置に被測定材が貫通するように設けてある２個 の励磁コイルと、該励磁コイル間に配設され、被測定材の磁束密度変化を検出す る検出コイルと、該検出コイル近傍に設けてあり、被測定材の断面積に関する寸 法を非磁気的に測定する測定器とを具備することを特徴とする。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

上述した電磁鋼板は出荷時、エプスタイン試験により鉄損を表示することが義 務づけられており、このエプスタイン試験は無張力状態で実施するが、操業時に 鉄損を測定する場合、一般に電磁鋼板には常に張力が加わっている。ところで、 鉄損は、図４に示すように、鋼板の張力及びその材質に依存し、そのグレードに 応じてＡ〜Ｄの特性を有する。

【０００９】 したがって、同一の被測定材に対して、操業時に測定した鉄損と、エプスタイ ン試験による鉄損とが異なるという問題がある。また、エプスタイン試験は、製 品をカットして実施するため、全長にわたって測定できず、かつリアルタイムで 測定できない等の理由で操業へ反映できないという問題点があった。

【００１０】 本考案は上記問題点に鑑み、操業時に張力に関してエプスタイン試験と同じ設 定になるように、鉄損測定値を補正することにより、被測定材出荷時の鉄損（す なわちエプスタイン試験時の鉄損に相当する）を張力の影響を受けることなく精 度良く、かつ操業時においてリアルタイムで連続的に測定できる鉄損測定装置を 提供することを目的としてなされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記問題点を解決するために本考案の鉄損値測定装置は、長手方向に移動して いる長尺の被測定材の移動域における移動方向の異なる位置に被測定材が貫通す るように設けてある２個の励磁コイルと、該励磁コイル間に配設されて被測定材 の磁束密度変化を検出する検出コイルと、該検出コイル近傍に設けてあって被測 定材の断面積に関する寸法を非磁気的に測定する測定器と、上記検出コイル近傍 に設けてあって被測定材の張力を測定する張力計と、該張力計により測定される 張力及び被測定材の材質に応じた張力補正を行って鉄損を算出する鉄損算出回路 とを具備させているのである。

【００１２】

【作用】

本考案は上記した構成によって、検出コイルによる被測定材の磁束密度と、測 定器による被測定材の板厚及びその幅と、張力計による張力とその張力時におけ る被測定材の材質に応じた補正値とによって、当該被測定材の鉄損値を、材質に 対応した張力に依存して精度良く測定することとなる。

【００１３】

【実施例】

以下本考案の実施例を示す図面に基づき詳細に説明する。 図１は本考案の実施例を示すブロック図であり、同図において、１は製造ライ ン（図示せず）上をその長手方向（矢印方向）に移送されている電磁鋼板である 。

【００１４】 この電磁鋼板（以下単に「鋼板」という）１の移送域の移送方向に適当な長さ 離隔された２位置には、鋼板１の幅方向断面寸法よりも内径が大きい励磁コイル ２、３が、鋼板１が貫通するように設けられており、その励磁コイル２、３夫々 の両端はＪＩＳにて鉄損測定の場合の周波数として規定された50Hz又は60Hzの交 流電源５に直列に接続されている。なお励磁コイル２、３は並列に接続してもよ い。

【００１５】 そして、上記励磁コイル２、３間の離隔距離は、図２に示すように励磁コイル ２、３夫々からの磁力線Ｈが１つのループとなった閉磁路をなすように定める。 これにより鋼板１は励磁コイル２、３を通過する際、励磁コイル２、３により長 手方向に交流磁化され、図３に示すように励磁コイル２、３の間には一定の磁束 密度が所要長以上ある安定磁束密度域Ｅが形成される。

【００１６】 また、励磁コイル２、３間の例えば中央位置には、鋼板１を巻回して検出コイ ル４が設けられており、この検出コイル４は交流電源５の周波数に基づいた50Hz 又は60Hzの基本波と、鋼板１の鉄損等による波形歪にて生じた150 Hz程度の高調 波（ｎ×基本波、ｎ＝２、３、４…）と、鋼板磁化過程における鋼板１内磁壁の 不連続移動現象、つまり公知のバルクハウゼン効果にて生ずる高周波（数KHz 〜 数100KHz）のバルクハウゼン雑音との３成分が混在した信号を検出する。なお、 検出コイル４には図示しない磁路長補正コイルが設けられており、磁路長補正コ イルは例えば磁場分布が鋼板１の移送速度や材質等により変化した場合、予め用 意した磁路長補正コイルの出力−実効磁路長間の検量線により実効磁路長を決定 できるようになっている。

【００１７】 そして、上記検出コイル４の検出信号は、減衰器６及び電流制御回路７へ与え られる。電流制御回路７はその検出された入力信号に基づいて交流電源５の出力 電圧を調節し、励磁コイル２、３から発生する磁界の強度を調整する。一方、減 衰器６は出力側にローパスフィルタ８が接続されており、検出コイル４からの入 力信号レベルがローパスフィルタ８の入力許容最大電圧を超えないように減衰率 が定められている。

【００１８】 ローパスフィルタ８は第３高調波を除くように例えば 100Hzを遮断周波数とし ている。ローパスフィルタ８の出力信号は増幅器９にて増幅され、電力計１０の 電圧端子へ与えられる。電力計１０には上記交流電源５から励磁電流が給電され るようになっている。従って、上記検出コイル４、ローパスフィルタ８、電力計 １０及び交流電源５はエプスタイン試験装置と同様の構成となっており、電力計 １０は上記励磁電流信号と増幅器９からの電圧信号とから電力損失を検出し、検 出値を鉄損算出回路１１へ与える。

【００１９】 上記励磁コイル２と検出コイル４との間の検出コイル４に近い位置及び励磁コ イル３と検出コイル４との間の検出コイルに近い位置には、夫々励磁コイル２、 ３からの磁力線の影響を受けずに、また検出コイル４の検出信号に影響を及ぼさ ずに検出が可能な例えばγ線を用いた厚み計２０及び幅計２１が鋼板１に臨ませ て設けられており、更に励磁コイル３の近傍には鋼板１の張力を測定する張力計 ２２を設けている。そして、厚み計２０、幅計２１及び張力計２２からの夫々の 検出信号は、上記電力計１０の出力信号と共に、鉄損算出回路１１に入力される ようになっており、この鉄損算出回路１１によって鉄損を演算する。

【００２０】 まず、鉄損算出回路１１は、単位重量（１kg）当たりの鉄損Ｗを算出すべく、 電力損失の検出区間（実効磁路長）に対応する鋼板１長さｌ部分の質量に対する 電力損失Ｐを求める下記の数式１が設定されている。

【００２１】

【数１】 Ｗ＝Ｐ／ρ・ｔ・ｗ・ｌ（Ｗ／kg） 但し、ρ：鋼板の密度 ｔ：鋼板の厚み ｗ：鋼板の幅

【００２２】 したがって、上記厚み計２０、幅計２１からのｔ、ｗ、電力計１０からのＰの 入力によって、上記の数式１に基づき鉄損Ｗを算出する。 次に、当該鉄損算出回路１１は、上記の数式１に基づき算出した鉄損Ｗについ て、上記張力計２２により測定した鋼板１の張力に応じた張力補正を行なう。す なわち、張力補正した鉄損をＷ’とし、測定した張力をＴenとすれば、Ｗ’は下 記の数式２によって求められる。

【００２３】

【数２】 Ｗ’＝Ｗ（１−α／Ｔen） 但し、α：材質別張力補正係数

【００２４】 そしてこの数式２により求められた鉄損Ｗ’（Ｗ／kg）を記録器１６に記録さ せるものである。ここで、係数αは、鋼板１の設定磁束密度及びその材質によっ て異なるものである。また、それぞれの材質に対応した張力に基づく鉄損値への 影響は、上記図４に示したように、Ａ〜Ｄの特性を予め設定しておき、当該被測 定鋼板１がＡ〜Ｄの特性を予め設定しておき、当該被測定鋼板１がＡ〜Ｄのどの 材質のものかによって選択することによって、その補正を行うことができるもの である。

【００２５】 以上のように、鋼板１を製造ライン上を移送しながら（すなわちオンラインで ）、その鉄損値をリアルタイムで連続的に測定し、その値を記録器１６に記録す ることができるものである。しかも、その鉄損値は鋼板１の張力に応じ、かつ鋼 板１の材質に応じた張力補正を行って精度良く測定されて記録されているため、 この記録された鉄損値は出荷時のエプスタイン試験による鉄損値としても利用で きる。そのことを図５に示す相関図により説明すると、同図は張力補正した鉄損 測定値をエプスタイン試験値と比較した結果を示し、各測定位置の鉄損測定値が エプスタイン値と近似しており、精度良く測定されたことを示している。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の鉄損値測定装置は、検出コイルによる被測定材の 磁束密度と、測定器による被測定材の板厚及びその幅と、張力計による張力とそ の張力時における被測定材の材質に応じた補正値とによって、当該被測定材の鉄 損値を測定するものであり、製造ラインにおけるオンラインで材質及び張力に依 存して精度良く測定することができる。従って、電磁鋼板の出荷時に必要な鉄損 値を製造工程において精度良く測定できるばかりでなく、その測定結果をリアル タイムで製造条件に反映できるものであり、製品の歩留り率を向上させることが でき、非常に有効な鉄損値測定装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案鉄損値測定装置の実施例を示すブロック
図である。

【図２】同装置の励磁磁力線の経路説明図である。

【図３】同励磁コイルによる鋼板の磁化状態を示す説明
図である。

【図４】張力による鉄損値への影響を示す特性図であ
る。

【図５】張力補正の効果を示す関係図である。

【図６】従来例における検出部の鉄心コアの斜視図であ
る。

【図７】同コイルを巻装した状態の断面図である。

【図８】同磁界状態の特性図である。

【符号の説明】

１ 電磁鋼板 ２、３ 励磁コイル ４ 検出コイル １１ 鉄損算出回路 ２０ 厚み計 ２１ 幅計 ２２ 張力計

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に移動している長尺の被測定材
   の移動域における移動方向の異なる位置に被測定材が貫
   通するように設けてある２個の励磁コイルと、該励磁コ
   イル間に配設されて被測定材の磁束密度変化を検出する
   検出コイルと、該検出コイル近傍に設けてあって被測定
   材の断面積に関する寸法を非磁気的に測定する測定器
   と、上記検出コイル近傍に設けてあって被測定材の張力
   を測定する張力計と、該張力計により測定される張力及
   び被測定材の材質に応じた張力補正を行って鉄損を算出
   する鉄損算出回路とを具備することを特徴とする鉄損値
   測定装置。