TWI499776B

TWI499776B - 電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台

Info

Publication number: TWI499776B
Application number: TW103118127A
Authority: TW
Inventors: Shihkang Kuo; Wenchieh Li; Shengyang Lin; Chenyuan Lu
Original assignee: China Steel Corp
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-09-11
Also published as: TW201544812A

Description

電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台

本發明是有關於一種電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台，特別是有關於一種運用探針來量測電磁鋼片之電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台。

電磁鋼片在製作成電動機械的過程中，必須經過切割或沖壓製程，將電磁鋼片製成鐵芯的形狀，才能將磁通依設計者的構思引導至所規劃的路徑。然而，加工成形的過程必然會引入殘留的應力至電磁鋼片，進而造成電磁鋼片電磁特性的損失。以沖壓製程為例，電磁鋼片中接近切斷面的部份會因為承受不均勻的塑性變形，而沿著剖面從上至下分為三個區域，其分別為彎曲(rollover)區域、剪切區域(shear)區域以及破裂(fracture)區域。此種不均勻的變形導致切斷面周圍具有相當大的殘留應力。

應力對於鐵磁性材料的影響相當靈敏，僅僅只有20Mpa(百萬帕)即可造成導磁率大約50%的變化。為了了解應力對於鐵磁性材料的影響，傳統上係利用愛普斯坦測定器(Epstein tester)或單板磁測定器(single sheet tester)來量測電磁鋼片的特性，但這些測定器仍不足以了解局部的磁性變化。

因此，需要一種新的電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台來測定電磁鋼片的加工劣化情況。

本發明之一方面是在提供一種電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台，其係利用三根探針(needle probe)來測定電磁鋼片的加工劣化情況。

根據本發明之一實施例，此電磁鋼片劣化量測機台包含激磁裝置、鋼片固定座、第一探針、第二探針、第三探針以及處理模組。激磁裝置係用以激發磁場。鋼片固定座係用以固定電磁鋼片，並使電磁鋼片位於磁場中。第一探針係設置於該電磁鋼片之第一量測點上，以獲得第一量測訊號。第二探針係設置於電磁鋼片之第二量測點上，以獲得第二量測訊號。第三探針係設置於電磁鋼片之第三量測點上，以獲得第三量測訊號。處理模組係電性連接至第一探針、第二探針以及第三探針，以計算出第二量測訊號與第一量測訊號之第一差值訊號以及計算出第三量測訊號與第一量測訊號之第二差值訊號。

在此電磁鋼片劣化量測方法中，首先利用一激磁裝置來激發磁場。接著，將電磁鋼片設置於磁場中。然後，將第一探針設置於電磁鋼片之第一量測點上，以獲得第一量測訊號。接著，將第二探針設置於電磁鋼片之第二量測點上，以獲得第二量測訊號。然後。將第三探針設置於電磁鋼片之第三量測點上，以獲得第三量測訊號。接著，計算出第二量測訊號與第一量測訊號之第一差值訊號。然後，計算出第三量測訊號與第一量測訊號之第二差值訊號。接著，根據第一差值訊號和第二差值訊號來判斷電磁鋼片之加工劣化情況。

由上述說明可知，本發明實施例之電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台係利用三根探針(needle probe)來獲得電磁鋼片內各區域的磁通狀況，並對其進行比較，以測定電磁鋼片的加工劣化情況。本發明實施例之電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台具有構造簡單、容易實施、非破壞性試驗等優點，故適用於量測各種電磁鋼片之加工劣化情況。

100‧‧‧鋼片劣化量測機台

110‧‧‧激磁裝置

120‧‧‧鋼片固定座

130‧‧‧處理模組

132a、132b‧‧‧比較電路

134a、134b‧‧‧積分電路

136a、136b‧‧‧濾波器

400‧‧‧電磁鋼片劣化量測方法

410-430‧‧‧步驟

N1‧‧‧第一探針

N2‧‧‧第二探針

N3‧‧‧第三探針

W‧‧‧電磁鋼片

WPS1‧‧‧第一加工面

WPS2‧‧‧第二加工面

WS1‧‧‧第一表面

WS2‧‧‧第二表面

P1-P4‧‧‧測量點

CL‧‧‧中心線

A1-A4‧‧‧區域

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第1圖係繪示根據本發明實施例之電磁鋼片劣化量測機台的結構示意圖。

第2a圖和第2b圖係繪示根據本發明實施例之電磁鋼片的剖面結構示意圖。

第3圖係繪示根據本發明實施例之處理模組的電路結構示意圖。

第4圖係繪示根據本發明實施例之電磁鋼片劣化量測方法的流程示意圖。

請參照第1圖，其係繪示根據本發明實施例之電磁鋼片劣化量測機台100的結構示意圖。量測機台100包含激磁裝置110、鋼片固定座120、第一探針N1、第二探針N2、第三探針N3以及處理模組(未繪示)。激磁裝置110係用以激發磁場，以使電磁鋼片W感應出反電動勢。在本實施例中，激磁裝置110為激磁鐵芯，其上環繞有線圈，以使激磁鐵芯提供交流磁場。鋼片固定座120係用以固定電磁鋼片W，以使電磁鋼片W位於激磁裝置110所提供之磁場中。第一探針N1、第二探針N2、第三探針N3係分別設置於電磁鋼片W之複數個量測點上，以獲得複數個量測訊號。處理模組係電性連接至第一探針N1、第二探針N2、第三探針N3，以處理所測得之量測訊號。另外，為了避免耦合到空氣，第一探針N1、第二探針N2、第三探針N3的電路接線係沿著電磁鋼片W和機台部件的表面分佈，以縮小第一探針N1、第二探針N2、第三探針N3的量測迴路。另外，雖然本實施例之探針係固設於量測機台100上，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，探針可不需固設於量測機台100上，以方便使用者以手持方式或是利用其他輔具來移動探針至量測點上。

請參照第2a圖和第2b圖，其係繪示根據本發明實施例之電磁鋼片W的剖面結構示意圖。本實施例之電磁鋼片W具有第一加工面WPS1、第二加工面WPS2、第一表面WS1以及第二表面WS2，其中第一加工面WPS1和第二加工面WPS2係經過加工，例如切割或沖壓製程而產生，故其具有殘留應力。

在本實施例中，量測機台100可利用探針N1-N3來對電磁鋼片W之四個測量點P1-P4進行量測，以獲得電磁鋼片W內各區域A1-A4的磁通量。測量點P1係位於第二表面WS2上，且測量點P1與較近之第一加工面WPS1間之距離大於電磁鋼片W厚度值的一倍。測量點P2亦位於第二表面WS2上，且測量點P2與較近之第二加工面WPS2間之距離大於電磁鋼片W厚度值的一倍。如此，測量點P1和測量點P2對稱於第一加工面WPS1和第二加工面WPS2間之中心線CL。測量點P3係位於第一表面WS1上，且測量點P3與較近之第一加工面WPS1間之距離大於電磁鋼片W厚度值的一倍。測量點P4亦位於第一表面WS1上，且測量點P4與較近之第二加工面WPS2間之距離大於電磁鋼片W厚度值的一倍。如此，測量點P3和測量點P4亦對稱中心線CL。在本實施例中，測量點P1-P4係互相對稱，但本發明之實施例並不受限於此。

處理模組係用以接收第一探針N1、第二探針N2、第三探針N3所分別測得之第一量測訊號、第二量測訊號和第三量測訊號。在本實施例中，處理模組係以第一探針N1所測得之第一量測訊號作為基準，並計算第二量測訊號與第一量測訊號之差值訊號，以及第三量測訊號與第一量測訊號之差值訊號。其中，第二量測訊號為二探針N2所測得之訊號，第三量測訊號為第三探針N3所測得之訊號。

請參照第3圖，其係繪示根據本發明實施例之處理模組130的電路結構示意圖。本實施例之處理模組130包含比較電路132a、132b、積分電路134a、134b以及濾波器136a和136b。比較電路132a之兩輸入端係分別電性連接至第一探針N1和第二探針N2，以計算第一量測訊號與第二量測訊號間之差值，並輸出差值訊號。積分電路134a係電性連接至比較電路132a之輸出端，以對差值訊號進行積分而輸出磁通訊號。類似地，比較電路132b之兩輸入端係分別電性連接至第三探針N3和第二探針N2，以計算第三量測訊號與第二量測訊號間之差值，並輸出差值訊號。積分電路134b係電性連接至比較電路132b之輸出端，以對差值訊號進行積分而輸出磁通訊號。

在本實施例中，比較電路132a和132b會對差值訊號進行放大，如此將會使比較電路132a和132b所輸出之差值訊號產生微小的偏移量(offset)。若此偏移量經過積分，很容易會變成不易被歸零的偏移量。故，本實施例設置了濾波器136a和136b於比較電路與積分電路之間，以將微小的偏移量擷取出來，再饋入積分電路進行偏移量的消除。在本發明之其他實施例中，亦可使用數據擷取卡(A/D card)來進行即時(real time)計算，以取代上述之積分電路134a、134b。

請參照第4圖，其係繪示根據本發明實施例之電磁鋼片劣化量測方法400的流程示意圖。在電磁鋼片劣化量測方法400中，首先進行步驟410，以利用激磁裝置110 來激發磁場，並將電磁鋼片W設置於磁場中。然後，進行步驟420，以分別將第一探針N1、第二探針N2以及第三探針N3分別設置於電磁鋼片W之複數個量測點上，以獲得第一量測訊號、第二量測訊號以及第三量測訊號。接著，進行步驟430，以利用處理模組130來計算第一量測訊號與第二量測訊號間之差值訊號以及第一量測訊號與第三量測訊號間之差值訊號。

在本實施例中，量測時是調整激磁電流，使得中央區域(A2或A3)的磁通量(電壓)達到預設值，再取兩側(A1或A4)作為加工劣化結果的評估。故，對於電磁鋼片W而言，具有四個不同的比較情況：A2-A1、A2-A4、A3-A4以及A2-A4。

在A2-A1的比較情況下，第一探針N1係量測測量點P1，第二探針N2係量測測量點P2，而第三探針N3係量測測量點P3。如此，處理模組130根據第一量測訊號與第二量測訊號所計算獲得之磁通訊號即代表區域A2的加工劣化狀況，而處理模組130根據第一量測訊號與第三量測訊號所計算獲得之磁通訊號即代表區域A1的加工劣化狀況。藉由比較這兩個磁通訊號(例如計算其差值)，即可得到A2-A1的加工劣化狀況比較結果。

在A2-A4的比較情況下，第一探針N1係量測測量點P2，第二探針N2係量測測量點P1，而第三探針N3係量測測量點P4。如此，處理模組130根據第一量測訊號與第二量測訊號所計算獲得之磁通訊號即代表區域A2的加工劣化狀況，而處理模組130根據第一量測訊號與第三量測訊號所計算獲得之磁通訊號即代表區域A4的加工劣化狀況。藉由比較這兩個磁通訊號，即可得到A2-A4的加工劣化狀況比較結果。

在A3-A4的比較情況下，第一探針N1係量測測量點P4，第二探針N2係量測測量點P3，而第三探針N3係量測測量點P4。如此，處理模組130根據第一量測訊號與第二量測訊號所計算獲得之磁通訊號即代表區域A3的加工劣化狀況，而處理模組130根據第一量測訊號與第三量測訊號所計算獲得之磁通訊號即代表區域A4的加工劣化狀況。藉由比較這兩個磁通訊號，即可得到A3-A4的加工劣化狀況比較結果。

由上述之說明可知，本發明實施例之電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台係利用三根探針N1-N3來獲得電磁鋼片內各區域A1-A4的磁通量，並對其進行比較，以測定電磁鋼片的加工劣化情況。本發明實施例之電磁鋼片劣化量測方法與其量測機台具有構造簡單、容易實施、非破壞性試驗等優點，故適用於量測各種電磁鋼片之加工劣化情況。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

400‧‧‧電磁鋼片劣化量測方法

410~430‧‧‧步驟

Claims

一種電磁鋼片劣化量測機台，包含：一激磁裝置，用以激發一磁場；一鋼片固定座，用以固定一電磁鋼片，並使該電磁鋼片位於該磁場中；一第一探針，設置於該電磁鋼片之一第一量測點上，以獲得一第一量測訊號；一第二探針，設置於該電磁鋼片之一第二量測點上，以獲得一第二量測訊號；一第三探針，設置於該電磁鋼片之一第三量測點上，以獲得一第三量測訊號；以及一處理模組，電性連接至該第一探針、該第二探針以及該第三探針，以計算出該第二量測訊號與該第一量測訊號之一第一差值訊號以及計算出該第三量測訊號與該第一量測訊號之一第二差值訊號；其中該電磁鋼片具有一第一加工面和一第二加工面，該第一量測點與該第一加工面之一第一距離小於該第一量測點與該第二加工面之一第二距離，且該第一距離之值大於該電磁鋼片之厚度值的一倍。
如請求項第1項所述之電磁鋼片劣化量測機台，其中該激磁裝置為激磁鐵芯。
如請求項第1項所述之電磁鋼片劣化量測機台，其中該處理模組包含：一放大器，用以放大該第一差值和該第二差值；以及一積分器，用以分別對該第一差值訊號和該第二差值訊號積分。
如請求項第1項所述之電磁鋼片劣化量測機台，其中該第一量測點和該第二量測點位於該電磁鋼片之一第一表面且對稱於該第一加工面和該第二加工面間之一中心線。
如請求項第4項所述之電磁鋼片劣化量測機台，其中該第三量測點和位於相對該第一表面之一第二表面上，且與該第一量測點相對稱。
一種電磁鋼片劣化量測方法，包含：利用一激磁裝置來激發一磁場；將一電磁鋼片設置於該磁場中，其中該電磁鋼片具有一第一加工面和一第二加工面；將一第一探針設置於該電磁鋼片之一第一量測點上，以獲得一第一量測訊號，該第一量測點與該第一加工面之一第一距離小於該第一量測點與該第二加工面之一第二距離，且該第一距離之值大於該電磁鋼片之厚度值的一倍；將一第二探針設置於該電磁鋼片之一第二量測點上，以獲得一第二量測訊號；將一第三探針設置於該電磁鋼片之一第三量測點上，以獲得一第三量測訊號；以及計算出該第二量測訊號與該第一量測訊號之一第一差值訊號；計算出該第三量測訊號與該第一量測訊號之一第二差值訊號；以及根據該第一差值訊號和該第二差值訊號來判斷該電磁鋼片之加工劣化情況。
如請求項第6項所述之電磁鋼片劣化量測方法，其中該第一量測點和該第二量測點位於該電磁鋼片之一第一表面且對稱於該第一加工面和該第二加工面間之一中心線。
如請求項第7項所述之電磁鋼片劣化量測方法，其中該第三量測點和位於相對該第一表面之一第二表面上，且與該第一量測點相對稱。