JPH0517580U - 鉄損測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造ラインにおけるオンラインで被測定材の
材質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、被測定材の材質に応じた長手方向と幅方向の鉄損
値の差による鉄損比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。 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 務づけられている。このエプスタイン試験は、常温（２３℃）で無張力の状態で 実施されるのに対し、操業時に鉄損を測定する場合は、電磁鋼板が高温かつ張力 が加わっている状態で実施されることになる。この温度と張力の影響のために、 同一の電磁鋼板であっても、操業時に測定した鉄損値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。これらの問題を解決するために、本願出願人 は、温度補正による鉄損測定、及び張力補正による鉄損測定について、先に提案 した（実願平２−１２５８８６号及び実願平３−７３０５号）。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、電磁鋼板の出荷時におけるエプスタイン試験におけるサンプル材は 、鋼板の長手方向と幅方向に対して、同数ずつ長方形に切り取るが、これは長手 方向と幅方向の鉄損値が異なるためである。しかしながら、従来のラインにおけ る鉄損測定装置では、鋼板の長手方向の鉄損値しか測定できず、幅方向の鉄損値 との差（鉄損差）を無視しているのが現状である。

【０００９】 従って、同一の被測定材の鋼板について、操業時のラインにおける鉄損測定装 置による鉄損値は、エプスタイン試験による鉄損値と異なるという問題があった 。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 いう問題点もあった。

【００１０】 ここで、上述した鋼板の長手方向と幅方向の鉄損値について着目すると、長手 方向の鉄損値に対して幅方向の鉄損値が大きな値を示しており、かつ材質によっ て異なるものであり、３種類の材質Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて表１に具体的 な数値を示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】 このように、長手方向と幅方向の鉄損値に差があり、エプスタイン試験値では その両者が反映されるにもかかわらず、操業時のラインにおける鉄損値測定は長 手方向のみの測定である。そこで、長手方向と幅方向の鉄損値の差による鉄損比 と、エプスタイン試験値の関係を示したのが図４であり、横軸にエプスタイン試 験値を、縦軸に鉄損比をとってその関係を示している。この図４の関係はエプス タイン試験値と鉄損測定装置の測定値が一致しないことを示す。

【００１３】 本考案は、上記従来の問題点に鑑み、かつ長手と幅の方向による鉄損比に着目 し、操業時に材質に応じた鉄損比の補正を行なって鉄損値の測定を行なうことに 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） を鉄損比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。

【００１４】

【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、図４に示す関係に基づ き被測定材の材質に応じた長手方向及び幅方向の鉄損比補正を行なって鉄損を算 出する鉄損算出回路とを具備させているのである。

【００１５】

【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、被測定材の材質に応じた長手方向及び 幅方向の鉄損差による鉄損比補正値とによって、当該比測定材の鉄損値を、材質 に応じた長手方向と幅方向による鉄損比に依存して、図５に示す如く、精度良く 測定することとなる。

【００１６】

【実施例】

以下本考案の実施例を示す図１〜図５に基づき詳細に説明する。 図１は連続焼鈍炉の出側に設置された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。

【００１７】 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。

【００１８】 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。

【００１９】 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。

【００２０】 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。

【００２１】 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。

【００２２】 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 て設けている。そして、厚み計２０及び幅計２１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。

【００２３】 まず、鉄損算出回路１１は、単位重量（１kg）当たりの鉄損Ｗ₁ 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。

【００２４】

【数１】 Ｗ₁ ＝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

【００２５】 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Ｗ₁ 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Ｗ₁ につ いて、鋼板１の材質に応じた長手方向と幅方向の鉄損比補正を行なう。すなわち 、補正後の鉄損値をＷ₂ とすれば、Ｗ₂ は下記の数式２によって求められる。

【００２６】

【数２】 Ｗ₂ ＝Ｗ（Ｌ＋Ｃ）・Ｗ₁ 但し、Ｗ（Ｌ＋Ｃ）：図４に示す材質別にあらかじめ求めた鋼板の長手方向と 幅方向の鉄損比

【００２７】 そしてこの数式２により求められた鉄損Ｗ₂ （Ｗ／kg）を記録器１２に記録さ せるものである。ここで、Ｗ（Ｌ＋Ｃ）は鋼板１の材質により異なるものであり 、上述した図４に示すように予め設定しておき、その補正を行なうことができる ものである。

【００２８】 以上のように、本考案では鋼板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１ ２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の材質に応 じた長手方向と幅方向の鉄損比補正を行な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、同図は鉄損比補 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。

【００２９】

【考案の効果】

以上説明したように本考案の鉄損測定装置は、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、被測定材の材質に応じた 鉄損比補正値とによって、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、非常に有効な鉄損測定装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案鉄損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】材質に応じた鉄損比とエプスタイン試験値との
関係を示す特性図である。

【図５】鉄損比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

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、被測定材の材質に応じた長手方向及び幅方向の鉄損
   比補正を行な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測定装置。