FR2702843A1 - Sensor for measuring iron losses for magnetic laminations in a rotating field - Google Patents
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Abstract
Description
CAPTEUR DE MESURE DE PERTES FER POUR TOLES
MAGNETIQUES EN CHAMP TOURNANT
La présente invention concerne un procédé et un appareil de mesure des pertes fer dans des échantillons de tôles magnétiques destinées à être utilisées dans une machine électrique.IRON LOSS MEASUREMENT SENSOR FOR SHEETS
ROTATING FIELD MAGNETICS
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring iron losses in samples of magnetic sheets intended for use in an electric machine.
L'estimation des pertes fer dans les matériaux magnétiques constitue l'un des problèmes qui rentre en ligne de compte lors du calcul des dimensions d'une machine électrique. Ce problème tend actuellement à prendre de l'ampleur avec la recherche de l'optimisation des caractéristiques de fonctionnement et la lutte contre l'échauffement excessif qui peut conduire à un déclassement des machines. De plus l'utilisation croissante de convertisseurs statiques, mettant en jeu des formes d'onde et des fréquences conventionnelles, incite à rechercher d'autres modèles de formulation de perte que les relations classiques. The estimation of iron losses in magnetic materials is one of the problems which must be taken into account when calculating the dimensions of an electric machine. This problem is currently on the increase with the search for the optimization of the operating characteristics and the fight against the excessive heating which can lead to a decommissioning of the machines. In addition, the increasing use of static converters, involving conventional waveforms and frequencies, encourages research into other loss formulation models than conventional relationships.
Pour l'estimation des pertes fer dans des tôles magnétiques, on utilise jusqu'à présent un appareil de mesure appelé "single sheet tester", (SST), ou un appareil "cadre d'Epstein'l qui sont actuellement les seuls normalisés et qui constituent une base de comparaison fiable. Dans cet appareil de mesure la tôle magnétique à étudier est découpée en échantillons rectangulaires de mêmes dimensions empilés pour former quatre prismes droits portant chacun un enroulement primaire et un enroulement secondaire. Ces prismes sont ensuite assemblés pour former un circuit magnétique fermé, de forme carrée. Les quatre enroulements primaires sont branchés en série, et il en est de même en ce qui concerne les enroulements secondaires, ces enroulements en série étant intégrés dans le circuit de mesure.Le cadre d'Epstein fonctionne donc comme un transformateur à vide, à la consommation des instruments près. For the estimation of iron losses in magnetic sheets, a measurement device called "single sheet tester", (SST), or an "Epstein'l framework device" are currently used, which are currently the only standardized and which constitute a reliable basis of comparison. In this measuring device the magnetic sheet to be studied is cut into rectangular samples of the same dimensions stacked to form four straight prisms each carrying a primary winding and a secondary winding. These prisms are then assembled to form a closed magnetic circuit, square in shape. The four primary windings are connected in series, and the same is true for the secondary windings, these series windings being integrated in the measurement circuit. like a vacuum transformer, except for the consumption of instruments.
Cet appareil de mesure connu présente un certain nombre d'inconvénients. En effet il n'est plus applicable au-delà d'une certaine fréquence, la densité du flux magnétique n'étant plus uniforme. Par ailleurs, le champ d'induction produit est pulsant, ce qui entraîne un grand écart entre la mesure effectuée par l'appareil sur des échantillons qui, de surcroît, ne peuvent être encochés et les pertes réelles dans une machine électrique où le champ est tournant. Enfin dans cet appareil l'entrefer entre deux échantillons correspond à l'épaisseur de la tôle à tester et la pression exercée sur les échantillons constituant les quatre prismes n'est répartie que dans les angles, alors que dans une machine électrique les tôles sont empilées sous une pression uniformément répartie et c'est l'épaisseur de l'isolation des tôles qui représente l'entrefer entre les tôles. This known measuring device has a number of drawbacks. Indeed, it is no longer applicable beyond a certain frequency, the density of the magnetic flux no longer being uniform. Furthermore, the induction field produced is pulsating, which results in a large difference between the measurement made by the device on samples which, moreover, cannot be notched and the actual losses in an electric machine where the field is turning. Finally in this device the air gap between two samples corresponds to the thickness of the sheet to be tested and the pressure exerted on the samples constituting the four prisms is distributed only in the angles, whereas in an electric machine the sheets are stacked under a uniformly distributed pressure and it is the thickness of the sheet insulation which represents the air gap between the sheets.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant un procédé et un appareil permettant d'effectuer des mesures des pertes fer dans des échantillons de tôles magnétiques, encochées ou non, pratiquement dans les conditions où ces tôles sont utilisées dans la machine électrique dont elles font finalement partie, après sa construction. The present invention aims to remedy these drawbacks by providing a method and an apparatus making it possible to carry out measurements of iron losses in samples of magnetic sheets, notched or not, practically under the conditions where these sheets are used in the electric machine, they are finally part, after its construction.
A cet effet ce procédé de mesure des pertes fer dans des échantillons de tôles magnétiques destinées à être utilisées dans une machine électrique, est caractérisé en ce qu'on créé, dans un entrefer formé avec les échantillons de tôles objets de la mesure, un champ d'induction à répartition spatio-temporelle voisine de celle souhaitée dans la machine électrique dans laquelle seront utilisés les échantillons de tôles, on provoque un déplacement relatif entre le champ d'induction et les échantillons de tôles dans la direction suivant laquelle s'étendent ces échantillons de tôles, on détecte la force de traînée s'exerçant sur les échantillons, laquelle correspond à la force d'entraînement de ces échantillons dans la direction du déplacement, et on calcule les pertes fer comme étant le produit de la multiplication de la force de traînée détectée par la vitesse de déplacement. To this end, this method of measuring iron losses in samples of magnetic sheets intended to be used in an electric machine, is characterized in that a field is created in a gap formed with the samples of sheets which are the subject of the measurement. induction with spatio-temporal distribution close to that desired in the electric machine in which the sheet samples will be used, a relative displacement is caused between the induction field and the sheet samples in the direction in which these sheet samples, we detect the drag force exerted on the samples, which corresponds to the driving force of these samples in the direction of movement, and we calculate the iron losses as being the product of the multiplication of the force of drag detected by the traveling speed.
L'invention a également pour objet un appareil de mesure des pertes fer dans des échantillons de tôles magnétiques destinées à être utilisées dans une machine électrique, est caractérisé en ce qu'il comporte un inducteur pour créer, dans un entrefer qu'il forme avec les échantillons de tôles objets de la mesure, un champ d'induction à répartition spatio-temporelle voisine de celle souhaitée dans la machine électrique dans laquelle seront utilisés les échantillons de tôles, des moyens pour provoquer un déplacement relatif, à une vitesse déterminée, entre l'inducteur et les échantillons de tôles, dans la direction suivant laquelle s'étendent ces échantillons de tôles, des moyens pour détecter la force de traînée s'exerçant sur les échantillons, laquelle correspond à la force d'entraînement de ces échantillons dans la direction du déplacement relatif, et un moyen pour multiplier la force de traînée détectée par la vitesse du déplacement relatif afin d'obtenir la valeur des pertes fer dans les échantillons de tôles comme étant égale au produit de la multiplication. The invention also relates to an apparatus for measuring iron losses in samples of magnetic sheets intended to be used in an electric machine, is characterized in that it comprises an inductor for creating, in an air gap which it forms with the sheet metal samples that are the subject of the measurement, an induction field with spatio-temporal distribution close to that desired in the electric machine in which the sheet metal samples will be used, means for causing a relative displacement, at a determined speed, between the inductor and the sheet samples, in the direction in which these sheet samples extend, means for detecting the drag force exerted on the samples, which corresponds to the driving force of these samples in the direction of relative movement, and means for multiplying the detected drag force by the speed of relative movement in order to obtain the value of the iron losses in the sheet samples as being equal to the product of the multiplication.
On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- La figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'un appareil de mesure à mouvement linéaire suivant l'invention, à champ d'induction de forme trapézoïdale dans l'entrefer.Various embodiments of the present invention will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is a schematic axial sectional view of a linear motion measuring device according to the invention, with induction field of trapezoidal shape in the air gap.
- La figure 2 est une vue en plan des échantillons de tôles magnétiques accolées, s'étendant longitudinalement entre des rails ferromagnétiques les prolongeant. - Figure 2 is a plan view of the samples of attached magnetic sheets, extending longitudinally between ferromagnetic rails extending them.
- La figure 3 est une vue en coupe axiale d'une variante d'exécution d'un appareil de mesure à mouvement linéaire à champ d'induction de forme sinusoïdale dans 1' entrefer. - Figure 3 is an axial sectional view of an alternative embodiment of a linear motion measuring device with induction field of sinusoidal shape in the air gap.
- La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un appareil de mesure à mouvement rotatif. - Figure 4 is a cross-sectional view of a rotary motion measuring device.
- La figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 4. - Figure 5 is a sectional view taken along the line V-V in Figure 4.
La figure 6 est une vue en coupe transversale d'une variante d'exécution d'un appareil de mesure à mouvement rotatif
L'appareil de mesure suivant l'invention est réalisé, sur les figures 1 et 2, sous une forme à mouvement linéaire, et il est destiné à mesurer les pertes fer dans des échantillons de tôles magnétiques 1, découpées avec une même forme rectangulaire et accolées les unes aux autres dans des plans verticaux et longitudinaux adjacents, de manière à constituer un circuit magnétique feuilleté s'étendant horizontalement et longitudinalement. L'appareil de mesure comprend un inducteur linéaire 2 comportant une succession d'aimants ou d'électro-aimants, définissant, avec les échantillons de tôles 1, un faible entrefer 3, afin de créer, dans cet entrefer 3, un champ d'induction B à répartition spatiotemporelle parfaitement connue.Ce champ d'induction B peut avoir une forme d'onde trapézoïdale, ainsi qu'il est représenté à la partie inférieure de la figure 1.Figure 6 is a cross-sectional view of an alternative embodiment of a rotary movement measuring device
The measuring device according to the invention is produced, in FIGS. 1 and 2, in a linear movement form, and it is intended to measure the iron losses in samples of magnetic sheets 1, cut with the same rectangular shape and joined to each other in adjacent vertical and longitudinal planes, so as to form a laminated magnetic circuit extending horizontally and longitudinally. The measuring device comprises a linear inductor 2 comprising a succession of magnets or electromagnets, defining, with the sheet samples 1, a small air gap 3, in order to create, in this air gap 3, a field of induction B with perfectly known spatiotemporal distribution. This induction field B can have a trapezoidal waveform, as shown in the lower part of FIG. 1.
L'inducteur linéaire 2 comprend à cet effet une succession d'aimants 4, de polarités alternées, espacés régulièrement les uns des autres dans le sens longitudinal et séparés par des pièces polaires 5. Les aimants successifs 4 créent des champs d'induction alternés, représentés par les flèches sur la figure 1, et l'amplitude du champ d'induction B est ajustée en réglant la position de culasse ou shunts 6 s'étendant longitudinalement, à l'extérieur des aimants 4 et des pièces polaires 5, en définissant avec ceux-ci un entrefer 7 de largeur variable. En fait l'inducteur linéaire 2 de l'appareil de mesure suivant l'invention est réalisé de la façon habituelle comme dans le cas d'un moteur électrique linéaire à champ glissant.The linear inductor 2 for this purpose comprises a succession of magnets 4, of alternating polarities, spaced regularly from one another in the longitudinal direction and separated by pole pieces 5. The successive magnets 4 create alternating induction fields, represented by the arrows in FIG. 1, and the amplitude of the induction field B is adjusted by adjusting the position of the breech or shunts 6 extending longitudinally, outside the magnets 4 and the pole pieces 5, by defining with these a gap 7 of variable width. In fact, the linear inductor 2 of the measuring device according to the invention is produced in the usual way as in the case of a linear electric motor with sliding field.
De préférence l'inducteur linéaire 2 a une longueur d'au moins 5/2 longueurs d'onde, c'est-à-dire un nombre de pôles (2p) supérieur à cinq, afin d'annihiler l'influence des ondes parasites engendrées par les courants de
FOUCAULT induits dans la tôle, dues aux effets de longueur finie de l'inducteur.Preferably the linear inductor 2 has a length of at least 5/2 wavelengths, that is to say a number of poles (2p) greater than five, in order to annihilate the influence of the parasitic waves. generated by the currents of
FOUCAULT induced in the sheet, due to the effects of finite length of the inductor.
La forme trapézoïdale du champ d'induction B produit dans l'entrefer 3 est déterminée par la géométrie des pièces polaires intermédiaires 5 et par celles des pièces polaires d'extrémités Sa. Son amplitude varie en fonction de la largeur de l'entrefer 7, c'est-à-dire en fonction du déplacement des culasses 6, dans le cas d'un inducteur 2 à aimants permanents. Si les aimants 4 sont remplacés par des bobines, l'amplitude du champ d'induction B est alors déterminée par la variation du courant dans ces bobines, les shunts 6 étant alors inutiles. The trapezoidal shape of the induction field B produced in the air gap 3 is determined by the geometry of the intermediate pole pieces 5 and by that of the pole pieces of ends Sa. Its amplitude varies as a function of the width of the air gap 7, that is to say as a function of the displacement of the yokes 6, in the case of an inductor 2 with permanent magnets. If the magnets 4 are replaced by coils, the amplitude of the induction field B is then determined by the variation of the current in these coils, the shunts 6 then being unnecessary.
Pour mesurer les pertes fer dans les échantillons de tôles magnétiques 1, on provoque un déplacement relatif entre ces échantillons et l'inducteur linéaire 2. On supposera, dans ce qui va suivre, que c'est l'inducteur linéaire 2 qui se déplace longitudinalement, à la vitesse v, mais on comprendra que l'inducteur 2 pourrait être fixe, les échantillons de tôles 1 étant alors entraînés en translation longitudinale. Du fait du déplacement longitudinal de l'inducteur linéaire 2 à la vitesse v, le champ d'induction B en un point donné dans l'entrefer 3, varie alternativement à une fréquence qui dépend de la longueur d'onde donnée par la répartition des pièces polaires 5,5a et de la vitesse de déplacement v de ces pièces polaires par rapport aux échantillons de tôles 1. To measure the iron losses in the samples of magnetic sheets 1, a relative displacement is caused between these samples and the linear inductor 2. It will be assumed, in what follows, that it is the linear inductor 2 which moves longitudinally , at speed v, but it will be understood that the inductor 2 could be fixed, the sheet samples 1 then being driven in longitudinal translation. Due to the longitudinal displacement of the linear inductor 2 at speed v, the induction field B at a given point in the air gap 3, varies alternately at a frequency which depends on the wavelength given by the distribution of the pole pieces 5.5a and the speed of movement v of these pole pieces with respect to the sheet samples 1.
Suivant l'invention on déduit les pertes fer apparaissant dans les échantillons de tôles 1 à partir de la force de traînée, c'est-à-dire de la force d'entraînement exercée sur les échantillons de tôles 1 par l'inducteur linéaire 2 mobile longitudinalement. Pour détecter la force d'entraînement longitudinale F exercée sur les échantillons de tôles 1, on installe des capteurs de force 8 sur ces échantillons.According to the invention, the iron losses appearing in the sheet samples 1 are deduced from the drag force, that is to say from the driving force exerted on the sheet samples 1 by the linear inductor 2 movable longitudinally. To detect the longitudinal driving force F exerted on the sheet metal samples 1, force sensors 8 are installed on these samples.
Toutefois il y a lieu de tenir compte de deux autres phénomènes qui interviennent dans la mesure, c'est-à-dire des forces hydrodynamiques et des forces magnétostatiques. However, two other phenomena which intervene in the measurement must be taken into account, that is to say hydrodynamic forces and magnetostatic forces.
Les forces hydrodynamiques sont dues au déplacement relatif entre l'inducteur linéaire 2 et les échantillons de tôles 1, dans un entrefer réduit, de l'ordre de 1,5 millimètre, qui s'effectue à une vitesse fonction de la fréquence. L'importance de ces forces hydrodynamiques s'accroît avec la vitesse qui peut être très élevée, et leur reproductibilité est fonction de la température. Par ailleurs, si les échantillons de tôles sont libres, c'està-dire sans prolongements à leurs extrémités, le passage de l'extrémité des échantillons de tôles accolées sous une pièce polaire de l'inducteur linéaire 2 entraîne l'application, aux échantillons, d'une force magnétostatique équivalant à un choc, l'amplitude de cette force étant relativement élevée et nettement supérieure à la force d'entraînement F.The hydrodynamic forces are due to the relative displacement between the linear inductor 2 and the sheet metal samples 1, in a reduced air gap, of the order of 1.5 millimeters, which takes place at a speed which is a function of the frequency. The importance of these hydrodynamic forces increases with speed which can be very high, and their reproducibility is a function of temperature. Furthermore, if the sheet samples are free, that is to say without extensions at their ends, the passage of the end of the samples of sheets joined together under a pole piece of the linear inductor 2 leads to the application, to the samples , of a magnetostatic force equivalent to a shock, the amplitude of this force being relatively high and clearly greater than the driving force F.
Pour remédier simultanément aux effets des forces hydrodynamiques et aux chocs provoqués par les forces magnétostatiques, il a été prévu, suivant l'invention, de prolonger l'ensemble des échantillons de tôles 1, à chacune de leurs extrémités, par un rail longitudinal 9, de même section transversale, constitué d'un matériau ferromagnétique de caractéristiques proches de celles des échantillons de tôles 1, avec réalisation éventuelle d'un vide partiel dans l'entrefer 3 entre l'inducteur linéaire 2 et les échantillons 1, encochés ou non. Un faible entrefer 10 est ménagé entre chaque rail prolongateur 9 et les échantillons 1, et cet entrefer 10 sert à marquer l'entrée de l'inducteur linéaire 2 dans la zone de mesure et sa sortie, ce qui permet de délimiter cette zone de mesure. To simultaneously remedy the effects of hydrodynamic forces and the shocks caused by magnetostatic forces, it has been provided, according to the invention, to extend all of the sheet samples 1, at each of their ends, by a longitudinal rail 9, of the same cross section, made of a ferromagnetic material with characteristics close to those of the sheet samples 1, with possible creation of a partial vacuum in the air gap 3 between the linear inductor 2 and the samples 1, notched or not. A small air gap 10 is provided between each extension rail 9 and the samples 1, and this air gap 10 is used to mark the entry of the linear inductor 2 into the measurement area and its exit, which makes it possible to delimit this measurement area .
Dans ces conditions les pertes fer P sont déterminées à partir de la force de traînée F et de la vitesse v, suivant la relation
P = F.v
L'appareil de mesure comporte par conséquent un moyen M pour multiplier la valeur de la force de traînée F par la valeur de la vitesse v du déplacement linéaire relatif, afin d'obtenir un produit P représentant la valeur des pertes fer.Under these conditions the iron losses P are determined from the drag force F and the speed v, according to the relation
P = Fv
The measuring apparatus consequently comprises means M for multiplying the value of the drag force F by the value of the speed v of the relative linear displacement, in order to obtain a product P representing the value of the iron losses.
Pour améliorer la précision de la mesure, on doit tenir compte d'un paramètre de grande importance qui est celui des lignes de champ pénétrant latéralement dans les échantillons extrêmes la, c'est-à-dire ceux qui bordent latéralement, de chaque côté, le paquet d'échantillons de tôles accolées. En effet ces lignes de champ ne reflètent pas les conditions réelles d'une machine électrique. Pour éliminer l'influence de ces lignes de champ, on sépare alors artificiellement les échantillons à tester, constitués par les échantillons centraux, des deux échantillons extrêmes la qui ne sont pas pris en compte pour la détermination de la force de traînée F. En quelque sorte ces deux échantillons extrêmes la constituent des "blindages" protecteurs.A cet effet les capteurs de force 8 sont installés uniquement sur les échantillons centraux 1, qui contiennent au moins quatre échantillons. De ce fait les échantillons centraux se trouvent dans les conditions normales d'utilisation sur une machine électrique dans laquelle l'induction est constante dans le sens de l'épaisseur de la machine, et le champ latéral est piégé par les échantillons additionnels extrêmes la. To improve the accuracy of the measurement, one must take into account a parameter of great importance which is that of the field lines penetrating laterally in the extreme samples la, that is to say those which border laterally, on each side, the packet of samples of joined sheets. Indeed, these field lines do not reflect the real conditions of an electric machine. To eliminate the influence of these field lines, the samples to be tested, consisting of the central samples, are then artificially separated from the two extreme samples 1a which are not taken into account for the determination of the drag force F. so these two extreme samples constitute protective "shields". For this purpose the force sensors 8 are installed only on the central samples 1, which contain at least four samples. Thereby the central samples are found under normal conditions of use on an electric machine in which the induction is constant in the thickness direction of the machine, and the lateral field is trapped by the extreme additional samples la.
La figure 3 représente une variante d'exécution de l'appareil de mesure suivant l'invention dans laquelle l'inducteur linéaire 2 produit, dans l'entrefer 3, un champ d'induction de forme sinusoïdale. FIG. 3 represents an alternative embodiment of the measuring device according to the invention in which the linear inductor 2 produces, in the air gap 3, an induction field of sinusoidal shape.
On décrira maintenant, en se référant aux figures 4 et 5, une variante d'exécution de l'appareil de mesure, a mouvement rotatif qui est conçu pour mesurer les pertes fer dans des échantillons de tôles 11 découpées en anneaux circulaires, lisses ou encochés. Les tôles annulaires 11 ont les mêmes dimensions et elles sont accolées les unes aux autres, dans le sens longitudinal correspondant à l'axe xx' de l'appareil de mesure. Cet appareil de mesure comporte également un inducteur cylindrique 12, à section transversale circulaire, entourant les tôles annulaires 11 et des moyens sont prévus pour provoquer un mouvement de rotation relatif entre les tôles annulaires 11 et l'inducteur circulaire 12.On supposera, dans ce qui va suivre, que l'inducteur 12 tourne autour des tôles annulaires 11 maintenues fixes mais la disposition inverse pourrait être adoptée c'est-à-dire en faisant tourner les tôles annulaires 11 et en maintenant fixe l'inducteur circulaire 12. We will now describe, with reference to FIGS. 4 and 5, an alternative embodiment of the measuring apparatus, with rotary movement which is designed to measure the iron losses in samples of sheets 11 cut into circular, smooth or notched rings. . The annular sheets 11 have the same dimensions and they are joined to each other, in the longitudinal direction corresponding to the axis xx 'of the measuring device. This measuring device also comprises a cylindrical inductor 12, of circular cross section, surrounding the annular sheets 11 and means are provided to cause a relative rotational movement between the annular sheets 11 and the circular inductor 12. It will be assumed, in this which will follow, that the inductor 12 rotates around the annular sheets 11 kept fixed but the reverse arrangement could be adopted, that is to say by rotating the annular sheets 11 and keeping the circular inductor 12 fixed.
La disposition générale de l'appareil représenté sur les figures 4 et 5 est celle d'un moteur tournant. Son inducteur 12 comporte une succession, dans le sens circonférentiel, de pièces polaires 13, diamétralement opposées par paires réparties régulièrement autour de l'axe xx', ces pièces polaires étant au nombre de huit dans la forme d'exécution non limitative représentée sur les figures 4 et 5. Ces pièces polaires sont disposées entre des aimants ou des électro-aimants répartis entre les pièces polaires 13, dans le sens circonférentiel. Dans la forme d'exécution représentée sur les figures 4 et 5, les champs magnétiques sont produits par des aimants 14, à polarités alternées dans le sens circonférentiel, chacun de ces aimants s'étendant entre deux pièces polaires voisines 13.L'inducteur circulaire 12 produit, dans l'entrefer cylindrique 15 où l'on peut également effectuer un vide partiel, entre les tôles annulaires 11 et les pièces polaires 13, une répartition spatio-temporelle du champ d'induction parfaitement connue. Comme dans le cas de la forme d'exécution décrite précédemment en référence aux figures 1 à 3, la forme du champ d'induction est déterminée par la géométrie des pièces polaires 3. Son amplitude est déterminée par la largeur d'un entrefer cylindrique 16 séparant l'inducteur circulaire 12 d'une couronne ferromagnétique externe 17 entourant l'inducteur circulaire 12 et formant culasse de retour de flux. Enfin, la fréquence du champ d'induction dépend du nombre de paires de pièces polaires 12 et de la vitesse de rotation de l'inducteur circulaire 12 par rapport aux tôles annulaires 11 ou vice versa. Dans cette forme d'exécution rotative de l'appareil de mesure, on déduit les pertes fer de la force de traînée ou d'entraînement qui s'exerce sur les échantillons de tôles 11 et qui se traduit, dans ce cas particulier, par un couple de torsion C exercé par l'inducteur rotatif 12 sur les échantillons de tôles 11. A cet effet, parmi plusieurs solutions que connait bien l'homme de l'art, on installe, par exemple, sur les tôles annulaires 11 dont on veut mesurer les pertes fer, des fils de torsion 18 qui permettent de détecter la valeur du couple de torsion C auquel les tôles sont soumises. The general arrangement of the device shown in Figures 4 and 5 is that of a running engine. Its inductor 12 comprises a succession, in the circumferential direction, of pole pieces 13, diametrically opposed in pairs distributed regularly around the axis xx ', these pole pieces being eight in number in the non-limiting embodiment shown on the Figures 4 and 5. These pole pieces are arranged between magnets or electromagnets distributed between the pole pieces 13, in the circumferential direction. In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the magnetic fields are produced by magnets 14, with alternating polarities in the circumferential direction, each of these magnets extending between two neighboring pole pieces 13. The circular inductor 12 produces, in the cylindrical air gap 15 where it is also possible to carry out a partial vacuum, between the annular sheets 11 and the pole pieces 13, a spatio-temporal distribution of the perfectly known field of induction. As in the case of the embodiment described above with reference to Figures 1 to 3, the shape of the induction field is determined by the geometry of the pole pieces 3. Its amplitude is determined by the width of a cylindrical air gap 16 separating the circular inductor 12 from an external ferromagnetic ring 17 surrounding the circular inductor 12 and forming a return flow yoke. Finally, the frequency of the induction field depends on the number of pairs of pole pieces 12 and on the speed of rotation of the circular inductor 12 relative to the annular sheets 11 or vice versa. In this rotary embodiment of the measuring device, the iron losses are deducted from the drag or drive force which is exerted on the sheet samples 11 and which results, in this particular case, in a torsional torque C exerted by the rotary inductor 12 on the sheet metal samples 11. For this purpose, among several solutions well known to those skilled in the art, we install, for example, on the annular sheets 11 which we want measure the iron losses, of the torsion wires 18 which make it possible to detect the value of the torsion torque C to which the sheets are subjected.
Pour obtenir une mesure précise, on ne tient pas compte, comme dans le cas de la forme d'exécution représentée sur les figures I à 3, des deux jeux tôles identiques annulaires lla (figure 5) situées aux deux extrémités longitudinales de l'ensemble des tôles annulaires 11, - l'épaisseur de l'ensemble des deux jeux de tôles lla devant représenter au moins 20 % de l'épaisseur totale de l'ensemble des échantillons 11 dont le nombre minimal est obligatoirement égal à six (à savoir une tôle du type lla, puis quatre tôles du type 11 et une tôle lla) - et on ne mesure le couple de torsion que pour les tôles annulaires centrales, c'est-à-dire celles qui sont situées entre les deux jeux de tôles extrêmes lla. To obtain an accurate measurement, account is not taken, as in the case of the embodiment shown in Figures I to 3, the two sets of identical annular sheets 11a (Figure 5) located at the two longitudinal ends of the assembly annular sheets 11, - the thickness of the set of two sets of sheets lla which must represent at least 20% of the total thickness of all the samples 11, the minimum number of which is necessarily equal to six (i.e. one sheet of type lla, then four sheets of type 11 and one sheet of sheet 11a - and the torque is only measured for the central annular sheets, that is to say those located between the two sets of end sheets lla.
Autrement dit les fils de torsion 18 sont installés uniquement sur les tôles annulaires centrales. Enfin on multiplie, dans un moyen multiplicateur M, le couple de torsion C par la vitesse de rotation W , afin d'obtenir les pertes fer P comme étant le produit des deux valeurs d'entrée, autrement dit P = C.W
Comme on peut le voir sur la figure 5 chaque pièce polaire 13 présente de préférence, en coupe radiale, une section en forme de T avec une base 13a ayant la forme d'une portion de cylindre, s'étendant entre deux aimants (ou électro-aimants avec suppression de la culasse circulaire 17 formant shunt magnétique)) voisins 14, et une aile transversale 13b, ayant une section transversale de forme trapézoïdale, convergeant vers l'axe longitudinal xx', l'épaisseur de l'aile transversale 13b étant réduite dans le sens longitudinal et égale à l'épaisseur de l'ensemble des tôles annulaires lia,11. In other words, the torsion wires 18 are installed only on the central annular sheets. Finally we multiply, in a multiplier means M, the torque C by the speed of rotation W, in order to obtain the iron losses P as being the product of the two input values, in other words P = CW
As can be seen in Figure 5 each pole piece 13 preferably has, in radial section, a T-shaped section with a base 13a having the shape of a portion of cylinder, extending between two magnets (or electro -magnets with removal of the circular yoke 17 forming a magnetic shunt)) neighbors 14, and a transverse wing 13b, having a cross section of trapezoidal shape, converging towards the longitudinal axis xx ', the thickness of the transverse wing 13b being reduced in the longitudinal direction and equal to the thickness of all of the annular sheets 11a, 11.
Il va de soi que dans le cas d'utilisation d'électro-aimants, les courants peuvent être continus ou alternatifs de forme quelconque ou "hachés" ou "pulsés" pour réaliser n'importe quelle forme d'onde spatiotemporelle dans les entrefers 3,15. It goes without saying that when electromagnets are used, the currents can be continuous or alternating in any shape or "chopped" or "pulsed" to produce any space-time waveform in the air gaps 3 , 15.
La figure 6 représente une variante d'exécution de l'appareil de mesure à mouvement rotatif dans laquelle l'inducteur circulaire 12 est constitué par quatre aimants 14, disposés à 900 les uns par rapport aux autres, et par quatre pièces polaires 13 s'étendant entre les aimants. FIG. 6 represents an alternative embodiment of the measuring device with rotary movement in which the circular inductor 12 is constituted by four magnets 14, arranged 900 relative to each other, and by four pole pieces 13 s' extending between the magnets.
Claims (9)
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|---|---|---|---|
| FR9303201A FR2702843B1 (en) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Iron loss measurement sensor for magnetic sheets in rotating field. |
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| FR9303201A FR2702843B1 (en) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | Iron loss measurement sensor for magnetic sheets in rotating field. |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03160382A (en) * | 1989-11-20 | 1991-07-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method and apparatus for correcting measured iron loss data |
-
1993
- 1993-03-19 FR FR9303201A patent/FR2702843B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03160382A (en) * | 1989-11-20 | 1991-07-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method and apparatus for correcting measured iron loss data |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| A. KEDOUS ET AL.: "Etude des perts dans des tôles magnétiques...", REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUEE, vol. 21, April 1986 (1986-04-01), PARIS FR, pages 269 - 275 * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 399 (P - 1261) 9 October 1991 (1991-10-09) * |
| T. NAKATA ET AL.: "Effects of Eddy currents in the specimen in a single sheet tester on measurements errors", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS., vol. 26, no. 5, September 1990 (1990-09-01), NEW YORK US, pages 1641 - 1643 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2702843B1 (en) | 1995-06-02 |
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Legal Events
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| ST | Notification of lapse |