DE2540481A1

DE2540481A1 - Magnetic characteristics measuring coil for e.g. metal plates - has closed magnetic field yoke and exciter coil(s) producing homogeneous field strength to reduce sensing errors

Info

Publication number: DE2540481A1
Application number: DE19752540481
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Janosi
Original assignee: BROCKHAUS MESSTECHNIK
Current assignee: BROCKHAUS MESSTECHNIK
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1977-03-24

Abstract

A measurement coil for a device used to measure magnetic characteristics of a sample of magnetisable material, in partic. of electro-plate, is designed for min. measurement errors. The coil uses a closed circuit yoke and at least one exciter winding. The sample is placed inside a slit passing through the exciter coil which is between the poles of the yoke (4). The winding thickness of the coil is at a max. near the poles and halfway between them, and varies sinusoidally with the distance in between. The secondary or pick-up winding of the exciter coil also surrounds the slit. A homogeneous magnetic field is produced along the whole exciter coil length.

Description

Meßspule für eine Einrichtung zum Messen der magnetischenMeasuring coil for a device for measuring magnetic

Eigenschaften einer Probe aus magnetisierbarem Material Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 24 40 674.4) Die Erfindung betrifft eine Meßspule für eine Einrichtung zum Messen der magnetischen Eigenschaften einer Probe aus magnetisierbarem Material, insbesondere Elektroblech, bestehend aus einem Rückschlußjoch und wenigstens einer Erregerwicklung.Properties of a sample made of magnetizable material add to Patent (patent application P 24 40 674.4) The invention relates to a measuring coil for a device for measuring the magnetic properties of a sample of magnetizable Material, in particular electrical steel, consisting of a return yoke and at least an excitation winding.

Eine solche Meßspule ist insbesondere für eine Meßeinrichtung geeignet, die in der deutschen Patentanmeldung P 24 40 674.4 beschrieben ist. Mittels einer solchen Meßeinrichtung wird eine sinusförmige Induktion in der Probe der Meßspule erzeugt. Damit diese Induktion erreicht wird, wird ein Generator hoher Frequenz und Amplitudenkonstanz zusammen mit einem Leistungsverstärker und einem Regler verwendet, der als Sollwert die Generatorausgangsspannung und als Istwert ein der Sekundärspannung der Spule proportionales Signal empfängt. Die Regelung sorgt dafür, daß Abweichungen vom sinusförmigen Induktionsverlauf ausgeregelt werden.Eine absolut sinusförmige Induktion in der Probe ist notwendig, um eine möglichst fehlerfreie Messung der Ummagnetisierungsverluste festzustellen.Such a measuring coil is particularly suitable for a measuring device, which is described in German patent application P 24 40 674.4. By means of a Such a measuring device is a sinusoidal induction in the sample of the measuring coil generated. In order for this induction to be achieved, a high frequency generator is used and amplitude constancy used together with a power amplifier and controller, the generator output voltage as the setpoint and the secondary voltage as the actual value receives a proportional signal to the coil. The scheme ensures that deviations are regulated by the sinusoidal induction curve, an absolutely sinusoidal one Induction in the sample is necessary for the most error-free measurement possible Determine magnetic reversal losses.

Für eine fehlerfreie Messung soll außerdem die Feldstärke über die Länge der Probe homogen sein. Sofern die Feldstärke über die Länge der Probe unterschiedlich ist, hat das Meßfehler zur Folge. Messungen mit bekannten Meßspulen haben gezeigt, daß die Feldstärke über die Länge der Spule nicht homogen ist.For an error-free measurement, the field strength should also be about the Length of the sample be homogeneous. If the field strength varies over the length of the sample is, it results in measurement errors. Measurements with known measuring coils have shown that the field strength is not homogeneous over the length of the coil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßspule der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine möglichst fehlerfreie Messung der magnetischen Eigenschaften einer Probe durchführbar ist.The invention is based on the object of providing a measuring coil of the initially mentioned to create the type mentioned, with the most error-free measurement of the magnetic Properties of a sample is feasible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Meßspule erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ihre Erregerwicklung außerhalb des Rückschlußjoches den für die Probe freigelassenen Raum zwischen den offenen Jochpolen umschließt, wobei die Wicklungsdichte in den Nachbarbereichen der offenen Pole und gegebenenfalls in der Mitte zwischen den Jochpolen ein Maximum haben.This object is achieved according to the invention with a measuring coil which is characterized in that its excitation winding is outside the yoke encloses the space left free for the sample between the open yoke poles, where the winding density in the neighboring areas of the open poles and optionally have a maximum in the middle between the yoke poles.

Mit einer solchen inhomogenen Verteilung der Wicklungsdichte wird ein über die gesamte Länge der Erregerwicklung homogenes magnetisches Feld erzeugt, so daß von seiten der Erregung des magnetischen Feldes stammende Fehler ausgeschaltet sind.With such an inhomogeneous distribution of the winding density is a homogeneous magnetic field is generated over the entire length of the excitation winding, so that errors originating from the excitation of the magnetic field are eliminated are.

Dem Ziel, eine homogene Feldstärke über die gesamte Länge der Erregerwicklung zu erhalten, wird am besten eine Verteilung gerecht, bei der die Wicklungsdichte dem Verlauf einer sinusähnlichen Kurve gegebenenfalls mit abgeflachtem Maximum in der Mitte entspricht. Der mechanische Aufbau der Meßspule ist zweckmäßigerweise derart, daß das Joch U-förmig ausgebildet ist und zwischen den Polen einen Tragkörper mit einem der Aufnahme der Probe dienenden Schlitz aufweist, wobei die Erregerwicklung um den Schlitz gewickelt ist. Mit einer derartigen Meßspule lassen sich auf einfache Weise Bleche, ja sogar ganze Blechtafeln,messen.The aim is a homogeneous field strength over the entire length of the field winding A distribution in which the winding density the course of a sinusoidal curve, possibly with a flattened maximum in corresponds to the middle. The mechanical structure of the measuring coil is expedient such that the yoke is U-shaped and a support body between the poles with a slot serving to receive the sample, the excitation winding wrapped around the slot. With such a measuring coil can be in a simple Measure wise sheets of metal, even entire sheets of metal.

Vorzugsweise umschließt die Sekundärwicklung ebenfalls den für die Probe freigelassenen Raum zwischen den offenen Jochpolen.The secondary winding preferably also encloses the one for the Sample vacated space between the open yoke poles.

Der aus Primär- und Sekundärwicklung bestehenden Spule ist eine weitere Spule zugeordnet, die primärseitig mit der Primärwicklung (Erregerwicklung) der ersten Spule in Reihe geschaltet ist, und die sekundärseitig mit entgegengesetzter Phasenlage in Reihe mit der Sekundärwicklung der ersten Spule liegt. Die zweite Sekundärwicklung dient der Luftkompensation. Der zweiten Spule kann eine zweite Sekundärwicklung zugeordnet sein, die der Regelung der Kompensation störender magnetischer Gleichfelder dient.The coil consisting of primary and secondary windings is another one Coil assigned, the primary side with the primary winding (excitation winding) of the first coil is connected in series, and the secondary side with the opposite one Phase position is in series with the secondary winding of the first coil. The second Secondary winding is used for air compensation. The second coil can be a second Secondary winding assigned to the control of the compensation of disruptive magnetic Serves equal fields.

Im folgenden ist die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 die Meßspule in perspektivischer Darstellung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Meßspule und Fig. 3 das Prinzipschaltbild der Wicklungen der Meßspule.In the following the invention is based on an exemplary embodiment Illustrative drawing explained in more detail. In detail: Fig. 1 shows the measuring coil in a perspective view, FIG. 2 shows a longitudinal section through the measuring coil and 3 shows the basic circuit diagram of the windings of the measuring coil.

In einem Tragkörper 1 quaderförmiger Grundform mit einer vorderen Stufe 2 und einer hinteren Stufe 3 aus nicht magnetisierbarem Material ist ein U-förmiges Joch 4 eingebettet. Das Joch 4 hat offene Jochpole 5, 6, deren Stirnflächen in der Ebene der Stufen 2, 3 liegen. In dem zwischen den Stufen 2, 3 liegenden oberen Teil des Tragkörpers 1 ist ein durchgehender Schlitz vorgesehen. Dieser Schlitz 7 dient der Aufnahme einer flachen Probe, z.B. einer Blechtafel, die bei Anlage an den offenen Polen 5, 6 den magnetischen Kreis des Rückschlußjoches 4 schließt.In a support body 1 cuboid basic shape with a front Stage 2 and a rear stage 3 made of non-magnetizable material is a U-shaped Yoke 4 embedded. The yoke 4 has open yoke poles 5, 6, the end faces of which in the Level of levels 2, 3. In the upper part between levels 2, 3 the support body 1 is provided with a continuous slot. This slot 7 is used the inclusion of a flat sample, e.g. a sheet metal, which when placed against the open Poles 5, 6 close the magnetic circuit of the yoke 4.

Der Schlitz 7 ist umgeben von einer homogen gewickelten Sekundärwicklung 9 und einer darauf angeordneten Erregerwicklung 8.The slot 7 is surrounded by a homogeneously wound secondary winding 9 and an excitation winding 8 arranged thereon.

Diese Erregerwicklung 8 hat über die Länge des Schlitzes 7 eine inhomogene Dichteverteilung, und zwar ist die Wicklungsdichte am Anfang und Ende des Schlitzes größer als in den dazwischen liegenden Bereichen, wobei allerdings der mittlere Bereich ebenfalls größer als die benachbarten Bereiche sein kann, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Vorzugsweise entspricht die Dichteverteilung der Wicklung über die Länge des Schlitzes einer sinusähnlichen Kurve mit Maxima zumindest am Anfang und Ende und gegebenenfalls einem etwas kleineren Maximum in der Mitte des Schlitzes 7. Aufgrund dieser inhomogenen Wicklungsdichte ergibt sich bei Erregung eine über die Länge der Spule homogene Feldstärke.This excitation winding 8 is inhomogeneous over the length of the slot 7 Density distribution, namely the winding density at the beginning and end of the slot larger than in the areas in between, although the middle one Area can also be larger than the neighboring areas, as shown in FIG. 2 evident. Preferably, the density distribution corresponds to the winding over the Length of the slot of a sinusoidal curve with maxima at least at the beginning and End and possibly a slightly smaller maximum in the middle of the slot 7. Due to this inhomogeneous winding density, there is an over when excited the length of the coil homogeneous field strength.

Neben der die Probe umschließenden Spule 8, 9 ist eine weitere die Probe nicht umschließende Spule vorgesehen, die aus einer in Reihe zur Erregerwicklung liegenden Primärwicklung 10, einer in Reihe zur Sekundärwicklung 9 der ersten Spule 8, 9 liegenden und gegenphasig geschalteten ersten Sekundärwicklung 11 und einer zweiten Sekundärwicklung 12 besteht. Die erste Sekundärwicklung 11 dient der Luftflußkompensation, während die zweite Sekundärwcklung der Gleichfeldkompensation dient.In addition to the coil 8, 9 surrounding the sample, there is a further coil Sample non-enclosing coil is provided, which consists of a series to the excitation winding lying primary winding 10, one in series with the secondary winding 9 of the first coil 8, 9 lying and phase-opposed first secondary winding 11 and one second secondary winding 12 consists. The first secondary winding 11 is used for air flow compensation, while the second secondary winding is used for constant field compensation.

Unter Benutzung der erfindungsgemäßen Meßspule lassen sich in einem Meßgerät der eingangs beschriebenen Art bei einer Meßfrequenz von z.B. 50 Hz + 0,05% unter einem Klirrfaktor von 0,2% eine Meßgenauigkeit von weniger als 1% und eine Reproduzierbarkeit von weniger als 0,1% erreichen.Using the measuring coil according to the invention can be in one Measuring device of the type described at the beginning with a measuring frequency of e.g. 50 Hz + 0.05% a measurement accuracy of less than 1% and a Achieve reproducibility of less than 0.1%.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims 1. Measuring coil for a device for measuring the magnetic Properties of a sample made of magnetizable material, in particular electrical steel, consisting of a return yoke and at least one excitation winding, thereby characterized in that the excitation winding (8) outside of the yoke (4) the encloses the space left free for the sample between the open yoke poles (5, 6) and that the winding density in the neighboring areas of the open yoke poles (5, 6) and optionally have a maximum in the middle between the yoke poles (5, 6).

2. Measuring coil according to claim 1, characterized in that the winding density the course of a sinusoidal curve, possibly with a flattened maximum in corresponds to the middle.

3. Measuring coil according to claim 1 or 2, characterized in that the Yoke (4) is U-shaped and between the yoke poles (5, 6) a support body (1) with a the slot serving to receive the sample is provided, wherein the excitation winding (8) encloses the slot (7).

4. Measuring coil according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the secondary winding the space left free for the sample between the yoke poles (5, 6) encloses.

5. measuring coil according to claim 4, characterized in that the primary (Exciter) (8) and secondary winding (9) existing coil a second coil (10, 11, 12) is assigned to the primary side with the primary winding (Excitation winding) (8) of the first coil is connected in series, and the secondary side with opposite phase position in series with the secondary winding (9) of the first Coil lies.

6. measuring coil according to claim characterized in that the second coil (10, 11, 12) has a second secondary winding (12).