EP1796113A1 - Resonant frequency automatic adjustment to demagnetize different objects in demagnetizing installations - Google Patents

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EP1796113A1
EP1796113A1 EP05027030A EP05027030A EP1796113A1 EP 1796113 A1 EP1796113 A1 EP 1796113A1 EP 05027030 A EP05027030 A EP 05027030A EP 05027030 A EP05027030 A EP 05027030A EP 1796113 A1 EP1796113 A1 EP 1796113A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
current
resonant circuit
coil
resonant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05027030A
Other languages
German (de)
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Inventor
Urs Meyer
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Individual
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • H01F13/006Methods and devices for demagnetising of magnetic bodies, e.g. workpieces, sheet material

Definitions

  • the invention relates to a method for automatically adjusting the resonant frequency during demagnetization of different objects in demagnetizers according to the preamble of the independent claim.
  • a known method for demagnetizing objects uses an open magnetic circuit, for example with a bar magnet or a magnetic yoke, and with a coil, which is traversed by a constant alternating current.
  • the magnetic circuit is applied to the object to be demagnetized and the alternating current is turned on. Then the magnetic circuit is slowly pulled away from the object by hand.
  • size and weight of the magnetic circuit are limited.
  • the demagnetization process is strongly influenced by ambient conditions. The demagnetization is incomplete and not perfectly reproducible.
  • the ferromagnetic objects as a whole are completely demagnetized by remaining locally fixed in the magnetic field of a coil during a certain time and thereby being exposed to an alternating field of decaying amplitude.
  • the alternating field of the coil with respect to frequency and amplitude is generated variably by an electronic supply source.
  • the alternating field is brought from a maximum value continuously decreasing to zero.
  • the objects are now demagnetized so far that no residual magnetism is measurable.
  • the demagnetization process takes place cyclically. This method has proven itself in applications with objects to be demagnetized always the same type and also provides the most complete demagnetization.
  • the capacitor is connected in series with the coil, and for powering a pulse width modulated inverter of conventional design is used. This compensates for the inductive reactive power of the coil and relieves the supply source.
  • this requires an operation in the state of resonance of the resonant circuit, that is, the feeding frequency must match the resonant frequency of the resonant circuit. This results in an additional problem in that, when the coil is subjected to different loads by objects to be demagnetized, its inductance, and therefore also the resonant frequency of the resonant circuit, changes.
  • the resonance frequency is not exactly known in advance, the operation at the resonance point is not ensured, and the course of the demagnetizing current depends on the application of the coil to the objects to be demagnetized. Thus, the quality of the demagnetization process from batch to batch is different and not exactly manageable.
  • the object of the invention is therefore to find a method which does not have the above disadvantages.
  • the object is achieved by automatically and accurately determining the resonance frequency of the resonant circuit loaded with arbitrary objects with the demagnetizing coil itself in a very short time, so that a demagnetization process, for example according to EP 1465217 , can begin immediately with the exact resonance frequency. This also ensures that the actual current value precisely follows the specified current setpoint throughout the demagnetization process.
  • the advantage of the invention is that no unnecessary time is required to travel through the resonance frequency for the beginning of the demagnetization process.
  • the throughput of the demagnetization system is thus considerably increased.
  • no lead time is wasted, and the process begins immediately after loading the resonant circuit with the correct resonant frequency.
  • a clocked demagnetization of different batches in terms of mass, material and configuration can be performed with correspondingly different resonant frequencies without undue delay and energy consumption.
  • FIG. 1 shows the course of the current I during the time t, according to the method according to FIG DE 30 05 927 A1 ,
  • the current profile I is compared to the optimal current profile I-soll.
  • the demagnetization takes place in an uncontrolled manner with the passage of the resonance point at any point 12.
  • a controlled demagnetization takes place only in the range of a second period of time with regulated current.
  • the drop of the curve D is regulated only in section 12 and so also reproducible.
  • the frequency is reduced from an increased output frequency fa to a demagnetizing frequency fm. In doing so, the resonant frequency fr is reached at any point in between.
  • An alternative route according to FIG. 2a operates with an auxiliary coil of small cross-section, which determines the admittance of the auxiliary coil 21, and thus the inductance of the demagnetizing coil 20 and, after further conversion, the corresponding resonant frequency.
  • This does not generate additional power dissipation in the coil and can be solved with reasonable effort on electronics.
  • the auxiliary coil 21 must be isolated from the degaussing coil 20 for the highest occurring voltage in the demagnetizing cycle, and the detected resonance frequency is inaccurate in that it is determined at very low currents where the. Permeability of the material to be demagnetized at most is still less effective.
  • a test is carried out with the loaded coil before each demagnetization.
  • the resonant frequency is determined with a small test current Up. Subsequently is started with the maximum demagnetizing current to resonant frequency of the demagnetization with controlled demagnetization current U.
  • the preferred way according to the invention operates with a control loop which automatically keeps the output frequency of the inverter at the resonance point of the resonant circuit. It is based on the measurement of the phase position of voltage and current at the output of the inverter. If the injected frequency is higher than the resonant frequency, the resonant circuit behaves inductively, i. the current follows the voltage behind, and the difference in phase of current and voltage is negative. If the injected frequency is lower than the resonance frequency, the resonant circuit behaves capacitively and the current leads the voltage. The corresponding phase angle is positive.
  • phase angle takes place in the inverter itself, by the zero crossings and their direction of current and voltage are determined.
  • the two signals are in the inverter anyway for the current loop, i. to control the power level, needed. They are therefore available without extra effort.
  • a frequency tracking due to the phase angle requires only an additional subprogram, which is solved purely by software.
  • the control circuit 30 of the supply of the demagnetizing coil L is shown.
  • the resonant circuit consists of a capacitor C, a resistor R and the applied coil L.
  • FIG. 3b shows the dependence on admittance and phase angle when the coil is loaded.
  • the frequency f is located on the x-axis and the admittance Ad and the phase angle Pw are located on the y-axis.
  • the resonant frequency fr of the charged coil the phase angle between voltage and current at the feed point of the resonant circuit passes through the zero point. This is the resonance point. Only when the coil is energized with this resonance frequency is a full and reproducible demagnetization possible.
  • FIG. 3c shows the phase position of voltage U and current I at the output of the inverter.
  • the method can also be used with a coil (tunnel demagnetizer) which is acted upon by continuous current, in that the frequency during the passage of the material through the coil is continuously kept at the resonance point and tracked.
  • the coil of the tunnel demagnetizer is supplied with continuous current, wherein the frequency is automatically held and tracked during the passage of the material through the coil in the resonance point.

Abstract

Either the admittance of the oscillation circuit charged with the object is measured by way of separate measurement coil with small measurement current. The frequency in the oscillation circuit for demagnetization impulse is set to the value evaluated. The resonant frequency of the oscillation circuit charged with the object is evaluated and controlled at time duration of 5 periods during increase of the demagnetization current. The frequency in the oscillation circuit is continuously tracked to the resonance point.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Einstellen der Resonanzfrequenz beim Entmagnetisieren von unterschiedlichen Objekten in Entmagnetisieranlagen nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches.The invention relates to a method for automatically adjusting the resonant frequency during demagnetization of different objects in demagnetizers according to the preamble of the independent claim.

Bei der heutigen Verwendung von Materialen für mechanische Komponenten und der breiten Verwendung von empfindlichen elektronischen Komponenten und Schaltungen wird der Restmagnetismus in Gegenständen zu einem immer wichtigeren Problem. Besonders ungünstig ist das Ansammeln von ferromagnetischen Partikeln an den Kanten von Teilen, welche einen Restmagnetismus aufweisen. Solche Partikel im mikrometrischen Bereich lassen sich nur abstreifen, abwischen, abblasen oder abwaschen, wenn der Restmagnetismus eliminiert ist. Der in Gegenständen vorhandene Restmagnetismus wird zu einem zentralen Qualitätskriterium für Zulieferer von Teilen aus Stahl oder anderen, mehr oder weniger ausgeprägt ferromagnetischem Material, an die Maschinen- und Automobilhersteller. Durch moderne Fertigungsverfahren, wie beispielsweise elektromagnetisches Fördern, Spannen, Festhalten, Antreiben und dergleichen, und ebenso durch Materialauswahl, werden insbesondere bei der Massenteilefertigung die Kosten reduziert. Allerdings handelt man sich dafür oft andere Risken, wie eben Restmagnetismus, ein.With today's use of mechanical component materials and the wide use of sensitive electronic components and circuits, residual magnetism in articles is becoming an increasingly important problem. Particularly unfavorable is the accumulation of ferromagnetic particles at the edges of parts which have a residual magnetism. Such particles in the micrometric range can only be stripped off, wiped off, blown off or washed off when the residual magnetism has been eliminated. The residual magnetism present in articles becomes a central quality criterion for suppliers of parts made of steel or other, more or less pronounced ferromagnetic material, to the machine and automobile manufacturers. Modern production methods, such as electromagnetic conveying, clamping, holding, driving and the like, and also by material selection, especially in the mass production, the cost is reduced. However, one often deals with other risks such as residual magnetism.

Ein bekanntes Verfahren zum Entmagnetisieren von Gegenständen benützt einen offenen Magnetkreis, beispielsweise mit einem Stabmagneten oder einem Magnetjoch, und mit einer Spule, welche von einem konstanten Wechselstrom durchflossen wird. Der Magnetkreis wird an das zu entmagnetisierende Objekt angelegt und der Wechselstrom eingeschaltet. Darauf wird der Magnetkreis langsam von Hand vom Objekt weggezogen. Bei einer Vorrichtung für dieses Verfahren sind Grösse und Gewicht des Magnetkreises begrenzt. Der Entmagnetisiervorgang ist stark durch Umgebungsbedingungen beeinflusst. Die Entmagnetisierung ist unvollständig und nicht einwandfrei reproduzierbar.A known method for demagnetizing objects uses an open magnetic circuit, for example with a bar magnet or a magnetic yoke, and with a coil, which is traversed by a constant alternating current. The magnetic circuit is applied to the object to be demagnetized and the alternating current is turned on. Then the magnetic circuit is slowly pulled away from the object by hand. In a device for this method size and weight of the magnetic circuit are limited. The demagnetization process is strongly influenced by ambient conditions. The demagnetization is incomplete and not perfectly reproducible.

Bei einem weitern bekannten Verfahren, nach DE 3718936 A1 , wird mit einem Spulentunnel bestehend aus einer grossen, von Wechselstrom dauernd durchflossenen Spule gearbeitet. Das zu entmagnetisierende Objekt wird durch das stationäre Magnetfeld des Spulentunnels hindurchgezogen. Dadurch ist der Gegenstand dem Magnetfeld zuerst zunehmend, dann abnehmend ausgesetzt. Die entmagnetisierende Wirkung ist jedoch beschränkt. Die Wirkung kann durch passende Ausrichtung der zu entmagnetisierenden Objekte verbessert werden, ist aber insgesamt kaum einwandfrei reproduzierbar. Durch den Dauerbetrieb der Spule sind der Verbrauch an elektrischer Energie und der Bedarf an Kühlung ausserordentlich hoch. Nur ein geringer Teil des Magnetfeldes wird für den entmagnetisierenden Effekt wirklich ausgenützt.In a further known method, after DE 3718936 A1 , is worked with a coil tunnel consisting of a large, constantly flowing by alternating current coil. The object to be demagnetized is pulled through the stationary magnetic field of the coil tunnel. As a result, the object is the magnetic field first increasingly, then exposed to decreasing. The demagnetizing effect is limited. The effect can be improved by appropriate alignment of the objects to be demagnetized, but overall is hardly perfectly reproducible. Due to the continuous operation of the coil, the consumption of electrical energy and the need for cooling are extremely high. Only a small part of the magnetic field is really exploited for the demagnetizing effect.

In einem weiteren Verfahren, nach EP 1465217 , werden die ferromagnetischen Objekte als Ganzes komplett entmagnetisiert, indem sie während einer gewissen Zeit örtlich fest im Magnetfeld einer Spule bleiben und dabei einem Wechselfeld abklingender Amplitude ausgesetzt werden. Dabei wird das Wechselfeld der Spule in bezug auf Frequenz und Amplitude variabel durch eine elektronische Speisequelle erzeugt. Während der Aufenthaltszeit der Objekte in der Spule wird das Wechselfeld von einem Maximalwert stetig abnehmend auf Null gebracht. Die Objekte sind nun soweit entmagnetisiert, dass kein Restmagnetismus mehr messbar ist. Der Ablauf der Entmagnetisierung findet taktweise statt. Dieses Verfahren hat sich in Anwendungen mit zu entmagnetisierenden Objekten stets gleichbleibender Art bestens bewährt und liefert auch die vollständigste Entmagnetisierung.In another process, after EP 1465217 , the ferromagnetic objects as a whole are completely demagnetized by remaining locally fixed in the magnetic field of a coil during a certain time and thereby being exposed to an alternating field of decaying amplitude. In this case, the alternating field of the coil with respect to frequency and amplitude is generated variably by an electronic supply source. During the residence time of the objects in the coil, the alternating field is brought from a maximum value continuously decreasing to zero. The objects are now demagnetized so far that no residual magnetism is measurable. The demagnetization process takes place cyclically. This method has proven itself in applications with objects to be demagnetized always the same type and also provides the most complete demagnetization.

Von besonderem Vorteil ist es, die Entmagnetisierspule mit einem Kondensator zu einem Serieschwingkreis zu ergänzen. Der Kondensator wird dazu in Serie zur Spule geschaltet, und zur Speisung wird ein pulsweitenmodulierter Inverter üblicher Bauart eingesetzt. Damit wird die induktive Blindleistung der Spule kompensiert und die Speisequelle entlastet. Dies setzt aber einen Betrieb im Zustand der Resonanz des Schwingkreises voraus, das heisst die speisende Frequenz muss mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises übereinstimmen. Hieraus entsteht ein zusätzliches Problem, indem bei unterschiedlicher Beaufschlagung der Spule durch zu entmagnetisierende Objekte auch deren Induktivität, und deshalb auch die Resonanzfrequenz des Schwingkreises, ändert.It is particularly advantageous to supplement the demagnetizing coil with a capacitor to form a series resonant circuit. The capacitor is connected in series with the coil, and for powering a pulse width modulated inverter of conventional design is used. This compensates for the inductive reactive power of the coil and relieves the supply source. However, this requires an operation in the state of resonance of the resonant circuit, that is, the feeding frequency must match the resonant frequency of the resonant circuit. This results in an additional problem in that, when the coil is subjected to different loads by objects to be demagnetized, its inductance, and therefore also the resonant frequency of the resonant circuit, changes.

Wenn, wie vorgehend dargelegt, die Resonanzfrequenz nicht von vornherein genau bekannt ist, ist der Betrieb im Resonanzpunkt nicht sichergestellt, und der Verlauf des entmagnetisierenden Stromes hängt von der Beaufschlagung der Spule mit den zu entmagnetisierenden Objekten ab. Damit ist die Qualität des Entmagnetisiervorganges von Charge zu Charge unterschiedlich und nicht exakt beherrschbar.If, as stated above, the resonance frequency is not exactly known in advance, the operation at the resonance point is not ensured, and the course of the demagnetizing current depends on the application of the coil to the objects to be demagnetized. Thus, the quality of the demagnetization process from batch to batch is different and not exactly manageable.

Ein Verfahren, das diesen Nachteil umgeht, ist in DE 30 05 927 A1 beschrieben. Dabei wird die Frequenz der Speisespannung der Spule bei maximaler Frequenzamplitude von einem Startwert langsam über den ganzen Bereich der möglichen, von Charge zu Charge aber unbekannten Resonanzfrequenz hin verschoben, und anschliessend die Spannung in der bekannten Art mit stetig abnehmenden Amplitude reduziert (Figur 1). Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, dass für die Annäherung an die Resonanzfrequenz viel Zeit und damit Energie benötigt wird. Die Ansteuerung der Spulenspannung bringt zudem den Nachteil mit sich, dass der entsprechende Strom vom ohmschen Widerstand der Spule abhängt und somit von der Temperatur der Spule. Auch dieses Verfahren gewährleistet deshalb keine von Charge zu Charge exakt gleichartige Wirkung des entmagnetisierenden Magnetfeldes.One method that overcomes this disadvantage is in DE 30 05 927 A1 described. The frequency of the supply voltage of the coil at maximum frequency amplitude of a starting value is slowly shifted over the entire range of possible, but unknown from batch to batch resonance frequency, and then the voltage in the known manner with steadily decreasing amplitude reduced (Figure 1). A disadvantage of this Method is that for the approach to the resonance frequency a lot of time and thus energy is needed. The control of the coil voltage also has the disadvantage that the corresponding current depends on the ohmic resistance of the coil and thus on the temperature of the coil. Therefore, this method also does not guarantee exactly the same effect of the demagnetizing magnetic field from batch to batch.

Alle diese beschriebenen Verfahren gehen davon aus, dass die tatsächliche Resonanzfrequenz des mit einem Objekt beladenen Schwingkreises nicht bekannt ist. Die Frequenz der Spannungsquelle wird entweder fest eingestellt oder durch ein fest bestimmtes Zeitprogramm bestimmt. Bei der Methode mit der festen Einstellung besteht die Gefahr, dass man eine erhebliche Abweichung in Kauf nimmt und nicht mit dem Maximalstrom beginnt. Im programmierten Frequenzverlauf durchfährt man die Resonanzfrequenz des beladenen Systems auf jeden Fall, benötigt aber viel Zeit. Das Verfahren ist deshalb wenig effizient im Energieverbrauch und führt zu überflüssiger Erwärmung der Spule.All of these described methods assume that the actual resonance frequency of the resonant circuit loaded with an object is not known. The frequency of the voltage source is either fixed or determined by a fixed time program. With the method with the fixed setting, there is a risk that a considerable deviation is accepted and that it does not start with the maximum current. In the programmed frequency response, one goes through the resonant frequency of the loaded system in any case, but requires a lot of time. The method is therefore less efficient in energy consumption and leads to unnecessary heating of the coil.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu finden, das die obigen Nachteile nicht aufweist.The object of the invention is therefore to find a method which does not have the above disadvantages.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Resonanzfrequenz des mit beliebigen Objekten beladenen Schwingkreises mit der Entmagnetisierspule selbst in kürzester Zeit automatisch und genau bestimmt wird, so dass ein Entmagnetisierungsvorgang, beispielsweise gemäss EP 1465217 , unmittelbar mit der exakten Resonanzfrequenz beginnen kann. Damit ist auch gewährleistet, dass der Strom-Istwert dem vorgegebenen Strom-Sollwert über den ganzen Entmagnetisierungsprozess hinweg präzise folgt.The object is achieved by automatically and accurately determining the resonance frequency of the resonant circuit loaded with arbitrary objects with the demagnetizing coil itself in a very short time, so that a demagnetization process, for example according to EP 1465217 , can begin immediately with the exact resonance frequency. This also ensures that the actual current value precisely follows the specified current setpoint throughout the demagnetization process.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass keine unnötige Zeit mit dem Durchfahren der Resonanzfrequenz für den Beginn des Entmagnetisierungsvorganges benötigt wird. Der Durchsatz der Entmagnetisierungsanlage wird somit erheblich vergrössert. Für die Entmagnetisierung einer Charge respektive eines Objektes wird keine Vorlaufzeit mehr verschwendet, und der Vorgang beginnt unmittelbar nach dem Beladen des Schwingkreises mit der richtigen Resonanzfrequenz. Somit kann ein getaktetes Entmagnetisieren von unterschiedlichen Chargen bezüglich Masse, Material und Konfiguration mit entsprechend unterschiedlichen Resonanzfrequenzen ohne unnötige Verzögerung und entsprechendem Energieverbrauch durchgeführt werden.The advantage of the invention is that no unnecessary time is required to travel through the resonance frequency for the beginning of the demagnetization process. The throughput of the demagnetization system is thus considerably increased. For the demagnetization of a batch or an object no lead time is wasted, and the process begins immediately after loading the resonant circuit with the correct resonant frequency. Thus, a clocked demagnetization of different batches in terms of mass, material and configuration can be performed with correspondingly different resonant frequencies without undue delay and energy consumption.

Auf die Erfindung wird im Zusammenhang mit den Figuren eingegangen. Es zeigen:

Fig. 1
Durchfahren des Resonanzpunktes mit der Frequenz der Speisespannung gemäss Stand der Technik;
Fig. 2a
Hilfsspule zum Messen und Einstellen der Resonanzfrequenz;
Fig. 2b
Messung der aktuellen Induktivität der Entmagnetisierspute mit einer Hilfsspule;
Fig. 3a
den Frequenzregelkreis des Entmagnetisierungs-Schwingkreises;
Fig. 3b
Abhängigkeit von Admittanz und Phasenwinkel in der Umgebung des Resonanzpunktes;
Fig. 3c
Phasenlage von Spannung und Strom am Ausgang des Inverters;
und
Fig. 3d
zeigt den Stromverlauf mit Einschwingen des Frequenzreglers.
The invention will be discussed in connection with the figures. Show it:
Fig. 1
Traversing the resonance point with the frequency of the supply voltage according to the prior art;
Fig. 2a
Auxiliary coil for measuring and adjusting the resonance frequency;
Fig. 2b
Measurement of the current inductance of the demagnetizing spider with an auxiliary coil;
Fig. 3a
the frequency locked loop of the degaussing oscillating circuit;
Fig. 3b
Dependence on admittance and phase angle in the vicinity of the resonance point;
Fig. 3c
Phasing of voltage and current at the output of the inverter;
and
Fig. 3d
shows the current curve with settling of the frequency controller.

In der Figur 1 ist der Verlauf des Stromes I während der Zeit t dargestellt, gemäss dem Verfahren nach DE 30 05 927 A1 . Der Stromverlauf I ist dem optimalen Stromverlauf I-soll gegenübergestellt. In einer ersten Zeitspanne 11 erfolgt die Entmagnetisierung in unkontrollierter Weise mit dem Durchfahren des Resonanzpunktes an beliebiger Stelle 12. Eine kontrollierte Entmagnetisierung erfolgt nur im Bereich einer zweiten Zeitspanne mit geregeltem Strom. Das Abfallen der Kurve D ist nur im Teilabschnitt 12 geregelt und so auch reproduzierbar. Die Frequenz wird von einer erhöhten Ausgangsfrequenz fa auf eine Entmagnetisierfrequenz fm reduziert. Dabei wird an einem beliebigen Punkt dazwischen die Resonanzfrequenz fr erreicht.FIG. 1 shows the course of the current I during the time t, according to the method according to FIG DE 30 05 927 A1 , The current profile I is compared to the optimal current profile I-soll. In a first period of time 11, the demagnetization takes place in an uncontrolled manner with the passage of the resonance point at any point 12. A controlled demagnetization takes place only in the range of a second period of time with regulated current. The drop of the curve D is regulated only in section 12 and so also reproducible. The frequency is reduced from an increased output frequency fa to a demagnetizing frequency fm. In doing so, the resonant frequency fr is reached at any point in between.

Ein alternativer Weg gemäss Figur 2a arbeitet mit einer Hilfsspule geringen Querschnittes, welche die Admittanz der Hilfsspule 21, und damit die Induktivität der Entmagnetisierspule 20 und nach weiterem Umrechnen die entsprechende Resonanzfrequenz ermittelt. Dies erzeugt keine zusätzliche Verlustleistung in der Spule und lässt sich mit vernünftigem Aufwand an Elektronik lösen. Die Hilfsspule 21 muss aber gegenüber der Entmagnetisierspule 20 für die höchste vorkommende Spannung im Entmagnetisierzyklus isoliert sein, und die ermittelte Resonanzfrequenz ist insofern ungenau, als sie bei sehr kleinen Strömen ermittelt wird, wo die. Permeabilität des zu entmagnetisierenden Materials allenfalls noch wenig wirksam ist. Dazu wird vor jedem Entmagnetisieren eine Prüfung mit der beladenen Spule durchgeführt. Mittels der Hilfsspule 21 wird mit kleinem Prüfstrom Up die Resonanzfrequenz ermittelt. Anschliessend wird mit dem maximalen Entmagnetisierungsstrom auf Resonanzfrequenz der Entmagnetisiervorgang mit gesteuertem Entmagnetisierungsstrom U begonnen.An alternative route according to FIG. 2a operates with an auxiliary coil of small cross-section, which determines the admittance of the auxiliary coil 21, and thus the inductance of the demagnetizing coil 20 and, after further conversion, the corresponding resonant frequency. This does not generate additional power dissipation in the coil and can be solved with reasonable effort on electronics. However, the auxiliary coil 21 must be isolated from the degaussing coil 20 for the highest occurring voltage in the demagnetizing cycle, and the detected resonance frequency is inaccurate in that it is determined at very low currents where the. Permeability of the material to be demagnetized at most is still less effective. For this purpose, a test is carried out with the loaded coil before each demagnetization. By means of the auxiliary coil 21, the resonant frequency is determined with a small test current Up. Subsequently is started with the maximum demagnetizing current to resonant frequency of the demagnetization with controlled demagnetization current U.

Der erfindungsgemäss bevorzugte Weg (Figuren 3a, 3b, 3c, 3d) arbeitet mit einem Regelkreis, der die Ausgangsfrequenz des Inverters automatisch im Resonanzpunkt des Schwingkreises hält. Er beruht auf der Messung der Phasenlage von Spannung und Strom am Ausgang des Inverters. Ist die eingespeiste Frequenz höher als die Resonanzfrequenz, verhält sich der Schwingkreis induktiv, d.h. der Strom eilt der Spannung hintennach, und die Differenz in der Phasenlage von Strom und Spannung ist negativ. Wenn die eingespeiste Frequenz tiefer liegt als die Resonanzfrequenz verhält sich der Schwingkreis kapazitiv, und der Strom eilt der Spannung voraus. Der entsprechende Phasenwinkel ist positiv. Die Abtastung des Phasenwinkels erfolgt im Inverter selbst, indem die Nulldurchgänge und ihre Richtung von Strom und Spannung ermittelt werden. Die beiden Signale werden im Inverter ohnehin für dessen Stromregelkreis, d.h. zur Ansteuerung der Leistungsstufe, benötigt. Sie stehen also ohne Mehraufwand zur Verfügung. Eine Frequenznachführung aufgrund des Phasenwinkels erfordert nur ein zusätzliches Teilprogramm, was rein softwaremässig gelöst wird.The preferred way according to the invention (FIGS. 3a, 3b, 3c, 3d) operates with a control loop which automatically keeps the output frequency of the inverter at the resonance point of the resonant circuit. It is based on the measurement of the phase position of voltage and current at the output of the inverter. If the injected frequency is higher than the resonant frequency, the resonant circuit behaves inductively, i. the current follows the voltage behind, and the difference in phase of current and voltage is negative. If the injected frequency is lower than the resonance frequency, the resonant circuit behaves capacitively and the current leads the voltage. The corresponding phase angle is positive. The sampling of the phase angle takes place in the inverter itself, by the zero crossings and their direction of current and voltage are determined. The two signals are in the inverter anyway for the current loop, i. to control the power level, needed. They are therefore available without extra effort. A frequency tracking due to the phase angle requires only an additional subprogram, which is solved purely by software.

In der Figur 3a ist der Regelkreis 30 der Speisung der Entmagnetisier-Spule L dargestellt. Der Schwingkreis besteht aus einem Kondensator C, einem Widerstand R und der beaufschlagten Spule L. Mit den Messstellen für Strom 31 und Spannung 32 wird an sowohl der Nulldurchgang des Stromes 37 als auch der Nulldurchgang der Spannung 38 detektiert. Aus der Zeitdifferenz dieser Nulldurchgänge 37 und 38 kann der Phasenwinkel 33 ermittelt werden. Darauf wird ein entsprechendes Korrektursignal 34 an den Frequenzgeber 35 erteilt. Der Frequenzgeber 35 steuert nun den Inverter 36 auf der korrigierten Frequenz.In the figure 3a, the control circuit 30 of the supply of the demagnetizing coil L is shown. The resonant circuit consists of a capacitor C, a resistor R and the applied coil L. With the measuring points for current 31 and voltage 32 is detected at both the zero crossing of the current 37 and the zero crossing of the voltage 38. From the time difference of these zero crossings 37 and 38, the phase angle 33 can be determined. Then a corresponding correction signal 34 is issued to the frequency generator 35. The frequency generator 35 now controls the inverter 36 at the corrected frequency.

Aus der Fig. 3b ist die Abhängigkeit von Admittanz und Phasenwinkel bei beladener Spule ersichtlich. Auf der x-Achse befindet sich die Frequenz f und auf der y-Achse sowohl die Admittanz Ad als auch der Phasenwinkel Pw. Bei der Resonanzfrequenz fr der beladenen Spule geht der Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom am Speisepunkt des Schwingkreises durch den Nullpunkt. Dies ist der Resonanzpunkt. Nur bei Anspeisung der Spule mit dieser Resonanzfrequenz ist ein volles und reproduzierbares Entmagnetisieren möglich.FIG. 3b shows the dependence on admittance and phase angle when the coil is loaded. The frequency f is located on the x-axis and the admittance Ad and the phase angle Pw are located on the y-axis. At the resonant frequency fr of the charged coil, the phase angle between voltage and current at the feed point of the resonant circuit passes through the zero point. This is the resonance point. Only when the coil is energized with this resonance frequency is a full and reproducible demagnetization possible.

Aus der Figur 3c ist die Phasenlage von Spannung U und Strom I am Ausgang des Inverters gezeigt. Mit Δt ist die zeitliche Differenz der beiden Nulldurchgänge von Spannung und Strom bezeichnet. Man regelt nun die Frequenz des Inverters auf Δt=0, oder eben den Phasenwinkel auf Φ = 0.FIG. 3c shows the phase position of voltage U and current I at the output of the inverter. Δt is the time difference between the two zero crossings of voltage and current. Now regulate the frequency of the inverter to Δt = 0, or just the phase angle to Φ = 0.

Aus Figur 3d ist der Stromverlauf mit der vorlaufenden Einschwingphase Δt-e des Frequenzreglers bei reduziertem Strom I-red ersichtlich. Man erkennt klar, dass die Resonanzfrequenz der beladenen Spule während des Aufbaues des Stromes unmittelbar vor dem eigentlichen Entmagnetisiervorgang erreicht wird. Dies geschieht innerhalb einer Zeit von etwa 5 bis 10 Perioden. Dabei steigt der Strom auf den maximalen Sollwert I-max, um darauf nach bekannter Art ( EP 1465217 ) entlang der Entmagnetisierungskurve hinuntergefahren zu werden.From Figure 3d, the current waveform with the leading transient phase .DELTA.t-e of the frequency controller at reduced current I-red can be seen. It can be clearly seen that the resonant frequency of the charged coil is reached during the build-up of the current immediately before the actual demagnetization process. This happens within a time of about 5 to 10 periods. The current rises to the maximum setpoint I-max in order to EP 1465217 ) down the demagnetization curve.

Das Verfahren lässt sich aber auch bei einer mit Dauerstrom beaufschlagten Spule (Tunnel-Entmagnetisierer) einsetzen, indem die Frequenz beim Durchlauf des Materials durch die Spule laufend im Resonanzpunkt gehalten und nachgeführt wird. Dazu wird die Spule des Tunnel-Entmagnetisierers mit Dauerstrom gespeist, wobei die Frequenz beim Durchlauf des Materials durch die Spule automatisch im Resonanzpunkt gehalten und nachgeführt wird.However, the method can also be used with a coil (tunnel demagnetizer) which is acted upon by continuous current, in that the frequency during the passage of the material through the coil is continuously kept at the resonance point and tracked. For this purpose, the coil of the tunnel demagnetizer is supplied with continuous current, wherein the frequency is automatically held and tracked during the passage of the material through the coil in the resonance point.

Claims (4)

Verfahren zum Einstellen der Resonanzfrequenz zum Entmagnetisieren von Objekten im Bereich einer Spule, wobei sich ein Objekt während einer Aufenthaltszeit von einer bestimmten Dauer innerhalb eines Wechselfeldes befindet, und wobei die Spule Teil eines Schwingkreises ist, welcher mittels einem Inverter stromgesteuert gespeist wird, und wobei während der Entmagnetisierung der Strom geregelt wird, und wobei der Schwingkreis von einer Ausgangsfrequenz auf die Resonanzfrequenz des mit dem Objekt beladenen Schwingkreises gebracht wird, bevor der Strom des Schwingkreises entsprechend einer Entmagnetisierungsfunktion von einem Sollstrom auf einen Endstrom vermindert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass
entweder die Admittanz des mit dem Objekt beladenen Schwingkreises mittels einer separaten Messspule mit kleinem Messstrom gemessen wird, wonach die Frequenz im Schwingkreis für den Entmagnetisierimpuls auf den daraus ermittelten Wert eingestellt wird
oder
die Resonanzfrequenz des mit dem Objekt beladenen Schwingkreises während einer Zeitspanne von mindestens 5 Perioden während dem Hochfahren des Entmagnetisierstromes ermittelt und eingeregelt wird, wonach die Frequenz im Schwingkreis laufend dem Resonanzpunkt nachgeführt wird.
A method for adjusting the resonant frequency for demagnetizing objects in the region of a coil, wherein an object is within an alternating field during a residence time of a certain duration, and wherein the coil is part of a resonant circuit, which is energized by an inverter, and wherein demagnetizing the current is controlled, and wherein the resonant circuit is brought from an output frequency to the resonant frequency of the resonant circuit loaded with the object, before the current of the resonant circuit is reduced in accordance with a demagnetizing function of a target current to a final current,
characterized,
that
either the admittance of the resonant circuit loaded with the object is measured by means of a separate measuring coil with a small measuring current, after which the frequency in the resonant circuit for the demagnetizing pulse is set to the value determined therefrom
or
the resonant frequency of the resonant circuit loaded with the object is determined and regulated during a period of at least 5 periods during the startup of the demagnetizing current, after which the frequency in the resonant circuit is continuously tracked to the resonance point.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nulldurchgänge von Spannung (32) und Strom (31) des Schwingkreises detektiert werden und aus der Zeitdifferenz dieser Nulldurchgänge der Phasenwinkel (33) bestimmt wird, worauf ein entsprechendes Korrektursignal (34) an einen Frequenzgeber (35) gegeben wird, welcher die Frequenz des vom Inverter gesteuerten Stromes des Schwingkreises auf die Resonanzfrequenz stellt.A method according to claim 1, characterized in that the zero crossings of voltage (32) and current (31) of the resonant circuit are detected and from the time difference of these zero crossings of the phase angle (33) is determined, whereupon a corresponding correction signal (34) to a frequency generator ( 35), which sets the frequency of the current controlled by the inverter current of the resonant circuit to the resonant frequency. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Prüfstrom auf die Hilfsspule gegeben wird, worauf die Resonanzfrequenz des beladenen Schwingkreises bestimmt wird, wonach der Prüfstrom der Hilfsspule ausgeschaltet wird und die Speisung des Schwingkreises unter Resonanzfrequenz gestartet wird.A method according to claim 1, characterized in that first a test current is applied to the auxiliary coil, whereupon the resonant frequency of the loaded resonant circuit is determined, after which the test current of the auxiliary coil is turned off and the supply of the resonant circuit is started at resonant frequency. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule ein Tunnel-Entmagnetisierer ist und mit Dauerstrom gespeist wird wobei die Frequenz beim Durchlauf des Materials durch die Spule automatisch im Resonanzpunkt gehalten und nachgeführt wird, indem die Nulldurchgänge von Spannung (32) und Strom (31) des Schwingkreises detektiert werden und aus der Zeitdifferenz dieser Nulldurchgänge der Phasenwinkel (33) bestimmt wird, worauf ein entsprechendes Korrektursignal (34) an einen Frequenzgeber (35) gegeben wird, welcher die Frequenz des vom Inverter gesteuerten Stromes des Schwingkreises auf die Resonanzfrequenz stellt..A method according to claim 1, characterized in that the coil is a tunnel demagnetizer and is supplied with continuous current, wherein the frequency is automatically held and tracked during the passage of the material through the coil in the resonance point, by the zero crossings of voltage (32) and current (31) of the resonant circuit are detected and from the time difference of these zero crossings of the phase angle (33) is determined, whereupon a corresponding correction signal (34) to a frequency generator (35) is given, which is the frequency of the current controlled by the inverter of the resonant circuit to the resonant frequency ..
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