KR20030052309A

KR20030052309A - 응력 및 온도 영향에 따른 전기강판의 자기변형 측정장치

Info

Publication number: KR20030052309A
Application number: KR1020010082165A
Authority: KR
Inventors: 차상윤; 츄다코프이반보르세비치; 김재관; 장삼규
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-06-27
Also published as: KR100711486B1

Abstract

본 발명은 변압기등 전기기기의 철심으로 사용되는 방향성 전기강판에 대해서, 응력 및 온도에 따른 자기변형을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 전기강판의 자기변형을 측정하는 장치에 있어서, 측정 대상인 재료에 물리적인 응력을 공급하는 응력 공급 조절수단; 상기 재료에 온도를 조절하는 온도 공급 조절수단; 상기 재료에 자기장을 부여하고, 자기적 성질을 검출하는 자기검출부(10); 상기 자기검출부(10)에 의해 부여된 자기장에 의한 재료의 자기변형의 길이를 검출하는 LVDT 검출부(20); 및 전기강판의 자기변형측정을 위해 응력 공급 및 온도 공급을 비롯한 각부의 동작을 제어하고, 상기 자기 검출부(10) 및 LVDT 검출부(20)에서 검출된 아날로그신호를 디지털 데이타로 변환하여, 이 디지털 데이타로 자기변형치를 분석하여 저장하며, 공급한 응력 및 온도와 상기 자기 변형치를 디지털로 디스플레이하는 제어부(30)를 구비하며, 이와 같은 본 발명에 의하면, 응력 또는 온도를 공급한 상태에서 방향성 전기강판이 교류에서 자화시 발생되는 재료의 길이변화율을 측정할 수 있다.

Description

응력 및 온도 영향에 따른 전기강판의 자기변형 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING MAGNETOSTRICTION OF ELECTRICAL STEEL ACCORDING TO EFFECT OF STRESS AND TEMPERATURE}

본 발명은 변압기등 전기기기의 철심으로 사용되는 방향성 전기강판에 대해서, 응력 및 온도에 따른 자기변형을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 특히 응력 또는 온도를 공급한 상태에서 방향성 전기강판이 교류에서 자화시 발생되는 재료의 길이변화율을 측정하는 장치에 관한 것이다.

일반적인 방향성 전기강판의 자왜(magnetostriction:자기변형, 자기 일그러짐)에 관하여 간단히 설명하면, 임의의 코일에 전류를 흘려 철심을 동작시키면, 철심내부에서 자속방향의 변화로 인해 철심의 길이변화가 일어나게 된다. 이때, 강판의 자기변형 크기는 “길이변화량(△L)÷원래시편길이(L)”로 표시되고, 일반 방향성 전기강판의 경우에, 대략 1.7Tesla에서 1.5x10-6정도 된다. 즉 원래길이에 비해 이 정도의 비율만큼 자속의 방향이 바뀔 때 마다 "늘어났다 줄었다"를 반복하는 것이다. 이러한 현상을 자기변형이라 한다.

이러한 자기변형으로 인한 철심의 길이변화 진동수는 공급되는 전압 또는 전류의 주파수에 대하여 배수로 발생되는데, 이러한 재료의 길이변화는 철심의 끝단이 공기를 때리게 되어 소리(소음)로 들리게 되는 것이다. 최근 환경문제가 중요하게 부각되므로 인하여 각국에서는 변압기의 에너지 효율뿐 아니라 소음규제도 하고 있으므로 변압기소음의 원인이 되는 자왜를 줄이고자 하는 노력이 선진 제철소에서 이루어지고 있다.

이와 같은, 자기변형을 측정하는 종래 기술에는 여러가지가 있는데, 이중 대표적인 것으로, 첫 번째, 미국특허 제2312888호와 미국특허 제2596752호에서는 지렛대의 원리와 광학시스템을 이용하고 있고, 두 번째, 미국특허 제4310798호에서는 시료위에 캔틸레버(cantilever)식 거울을 부착하고 시료가 자장의 영향으로 진동할때 레이저를 이용하여 변화되는 길이를 측정하였다. 세 번째, 미극특허 제4312535호에서는 가속도측정기(accelerometer)를 시료의 표면에 부착하여 시료의 진동시 자기변형되는 크기를 조사하는 장치를 제시하였다. 네 번째, 미국특허 제2850697호에서는 시료의 한쪽 끝을 고정하고 다른 한쪽 끝을 축전기의 한 극으로 사용하여 시료의 길이변화가 일어날 때 축전기 내부의 극판의 거리에 따라 용량이 변화되는 원리를 이용하여, 역으로 용량을 측정하여 시료의 자기변형량을 측정하는 것을 제시하였다. 그리고, 1996년에 Hisasi Mogi등이 IEEE Transaction on Magnetics, Vol.32, No.5, September에 발표한 "Harmonic Analysis of AC Magnetostriction Measurements under Non-Sinusoidal Excitation"에서는 시료의 한쪽 끝을 고정하고 다른 한쪽을 레이저로 조사하여 자기변형량을 측정하는 방법을 제시하였다.

상기 제시된 종래 자기변형을 특정하는 방법들은 모두 장치의 얼라인먼트가 매우 어렵다는 문제점을 가지고 있으며, 기본적으로 전기강판의 자기변형을 측정하기 위하여는 기기의 측정정밀도가 10-7meter/meter정도가 되어야 하는데, 이는 방향성 전기강판의 경우에 1.7Tesla에서의 자기변형량이 약 1x10-6정도이기 때문이다. 그러므로 시료 한개를 측정하기 위하여 장비를 얼라인먼트하는데 대부분의 시간이 소요되며, 또한 측정치가 아날로그형태의 신호이므로 이를 분석하는 데에는 많은 시간이 소요되는 문제점이 있는 것이다.

참고로, 미국특허 제4041377호에는 A/D 컨버터를 사용하여 얻어진 자기변형의 아날로그값을 디지탈값으로 변환시키는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 미국특허 제2850697호에서 제시한 축전기의 원리를 이용하는 방법에서는 시료의 한쪽끝과 축전기의 다른 극판과의 거리가 절대적으로 평행하여야 계산이 정확해지므로, 이를 위한 시료와 장치의 얼라인먼트는 매우 까다로울 뿐만 아니라, 실제로 시료의 한쪽끝과 다른 극판이 절대적으로 평행을 얻기가 불가능하므로, 대개는 상대적인 값의 경향밖에 알 수 없다는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 방향성 전기강판의 자기변형량을 측정하기 위해서는 장치의 측정분해능이 10-7meter/meter정도가 요구되므로, 장치의 진동 및 각 구성요소들의 얼라인먼트가 매우 중요하다. 이런 이유로 상기한 종래의 방법은 시료 한개를 측정하기 위하여 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었던 것이다.

이러한 문제점을 하결하기 위해서, 대한민국특허 출원번호 2000-51452(출원일 : 2000.9.1)의 전기강판의 자기변형 측정장치를 제안한 바 있는데, 이에 따른 전기강판의 자기변형을 측정하는 장치는 재료에 자기장을 부여하고, 자기적 성질을 검출하는 자기검출부와, 상기 자기검출부에 의해 부여된 자기장에 의한 재료의 자기변형의 길이를 검출하는 LVDT 검출부와, 전기강판의 자기변형측정을 위해 각부의 동작을 제어하며, 상기 자기검출부 및 LVDT 검출부에서 검출된 아날로그신호를 디지털데이타로 변환하여, 이 디지털데이타를 분석하여 저장하며, 측정한 자기변형치를 디지털로 디스플레이하는 제어부를 포함하며, 이에 대한 더 자세한 구성 및 동작은 대한민국특허 출원번호 2000-51452에 기재되어 있다. 이러한 기 출원된 발명에 의해서, 기존의 문제점들을 해결할 수 있었다.

한편, 변압기 제조과정중에서 철심을 조립시 방향성 전기강판을 적층하고 스트립밴드로 조이게 되며, 이때 강판에는 응력이 걸리게 되는데 이 응력은 일반적으로 자왜를 크게 하는 요인이 되므로, 응력은 자왜에 미치는 매우 중요한 인자이다.

그러나, 대한민국특허 출원번호 2000-51452에는 재료에 응력을 가하면서 동시에 자왜를 측정할 수 없었다는 문제점이 있다.

또한, 온도에 따른 자왜거동을 측정할 필요성에 대한 것은 매우 실제적이며, 전봇대 위에 있는 변압기는 동작중 열이 발생하는데, 이러한 열은 변압기 상자내부에 있는 냉각오일에 의해 냉각된다. 통상 변압기 동작중 열이 많이 발생할 때는 약 100C 이상까지도 상승하는데, 이때 온도에 따른 자왜거동을 아는 것이 매우 중요하다. 그러나 상기한 발명에서도 아직 열을 가하면서 자왜를 측정할 수 없었다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 재료의 응력변화, 또는 재료의 온도변화에 따른 시료의 길이변화에 해당하는 유도 기전력을 갖는 LVDT를 적용하여 장치의 얼라인먼트를 가장 손쉽게 할 수 있고, 짧은 시간에 많은 수의 시료의 측정할 수 있으며, 또한, 자료의 응력 및 온도영향을 따른 자기변형을 측정할 수 있는 전기강판의 자기변형측정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기강판의 자기변형측정장치의 구성도이다.

도 2는 도 1의 응력 공급 조절수단의 구성도이다.

도 3은 도 1의 온도 공급 조절수단의 구성도이다.

도 4는 본 발명에 의한 방향성 전기강판의 응력에 따른 자기변형량 특성 그래프이다.

도 5는 본 발명에 의한 전기강판의 온도에 따른 자기변형량 특성 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 자기검출부11 : N-A 조정기

12 : 디지털 정현파발생기13 : 파워앰프

14 : B코일15 : H코일

16 : 보상코일17 : 선트저항

18 : H신호증폭기19 : B신호적분기

20 : LVDT 검출부21 : LVDT센서

22 : 시료23 : LVDT발진기

24 : LVDT위치조정기25 : 위치조정LED

26 : LVDT 신호증폭기27 : 전환 스위치

28 : 오실로스코프29 : 디지털 디스플레이

30 : 제어부31 : 컴퓨터

32 : 주조정기33 : 디지털 디스플레이

34 : 요크 35 : 시편홀더

36 : 스프링 37 : 실린더

38 : 공기흡배기구 39 : 열선

40 : 온도조절기

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 장치는 전기강판의 자기변형을 측정하는 장치에 있어서, 측정 대상인 재료에 물리적인 응력을 공급하는 응력 공급 조절수단; 상기 재료에 온도를 조절하는 온도 공급 조절수단; 상기 재료에 자기장을 부여하고, 자기적 성질을 검출하는 자기검출부; 상기 자기검출부에 의해 부여된 자기장에 의한 재료의 자기변형의 길이를 검출하는 LVDT 검출부; 및 전기강판의 자기변형측정을 위해 응력 공급 및 온도 공급을 비롯한 각부의 동작을 제어하고, 상기 자기 검출부 및 LVDT 검출부에서 검출된 아날로그신호를 디지털데이타로 변환하여, 이 디지털데이타로 자기변형치를 분석하여 저장하며, 공급한 응력 및 온도와 상기 자기변형치를 디지털로 디스플레이하는 제어부를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 응력 및 온도 영향에 따른 전기강판의 자기변형 측정장치에 대하여 첨부도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한부호를 사용할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기강판의 자기변형측정장치의 구성도로서, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기강판의 자기변형을 측정하는 장치는 측정 대상인 재료에 물리적인 응력을 공급하는 응력 공급 조절수단과, 상기 재료에 온도를 조절하는 온도 공급 조절수단과, 상기 재료에 자기장을 부여하고, 자기적 성질을 검출하는 자기검출부(10)와, 상기 자기검출부(10)에 의해 부여된 자기장에 의한 재료의 자기변형의 길이를 검출하는 LVDT 검출부(20)와, 전기강판의 자기변형측정을 위해 응력 공급 및 온도 공급을 비롯한 각부의 동작을 제어하고, 상기 자기 검출부(10) 및 LVDT 검출부(20)에서 검출된 아날로그신호를 디지털데이타로 변환하여, 이 디지털데이타로 자기변형치를 분석하여 저장하며, 공급한 응력 및 온도와 상기 자기변형치를 디지털로 디스플레이하는 제어부(30)로 구성한다.

기 출원한 발명과 동일한 상기 자기검출부(10), LVDT검출부(20) 및 제어부(30)의 상세 설명은 생략한다.

상기 응력 공급 조절수단은 측정 대상인 재료에 물리적인 응력(stress)을 제공할 수 있는 장치로서, 본 발명에서는 특정한 장치에 한정하지 않지만, 도 2에서는 하나의 실시예에 대한 구성을 보이고 있다.

도 2는 도 1의 응력 공급 조절수단의 구성도로서, 도 2를 참조하면, 상기 응력 공급 조절수단은 코일(14,15)내에 넣은 재료의 일단부를 고정하는 요크(34)와, 상기 재료의 타단부에 고정하는 홀더(35)와, 상기 홀더(35)에 스프링(36)을 포함하는 연결부재를 통해 연결되고, 상기 제어부(30)의 제어에 따라 동작하여 상기 홀더(35)를 통해 재료에 응력을 공급하는 실린더(37)로 구성한다. 여기서 실린더(37)는 에어 실린더나, 유압 실린더등 어느 하나를 사용할 수 있다. 이와 관련하여 상기 제어부(30)는 실린더(37)을 통해서 응력조절을 제어하는데, 이때 응력조절은 응력을 점차적으로 증가시키면서 각 경우에 대한 자기변형량을 측정하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 온도 공급 조절수단도 측정 대상인 재료에 열을 제공할 수 있는 장치로서, 본 발명에서는 특정한 장치에 한정하지 않지만, 도 3에서는 하나의 실시예에 대한 구성을 보이고 있다.

도 3은 도 1의 온도 공급 조절수단의 구성도로서, 상기 온도 공급 조절수단은 코일(14,15) 내부에 내장한 열선(39); 상기 열선에 직류전류를 공급하여 상기 열선(39)의 자체 저항으로 열이 발생하도록 하는 온도조절기(40)로 구성한다. 이와 관련하여 상기 제어부(30)는 온도조절기(40)를 통해 온도조절을 제어하는데, 이때 온도조절은 온도를 점차적으로 증가시키면서 각 경우에 대한 자기변형량을 측정하도록 제어할 수 있다.

상기 코일내의 열선(39)은 자기장을 고려하여 지그재그로 감아 상호 자기장을 상쇄시키는 방향으로 감는다. 그리고, 상기 온도 공급 조절수단은 사전에 설정한 직류전류보타 높은 직류전류공급을 제한하는 안정기를 더 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

본 발명은 시료의 길이변화에 따라 유도 기전력을 갖는 LVDT(linear variable differential transformer, 선형가변차동변압기)를 적용시켜, 장치의 얼라인먼트를 가장 손쉽게 할 수 있고, 짧은 시간은 많은 수의 시료의 측정이 가능토록 하며, 시료의 탈착이 용이하고 장치의 얼라인먼트가 매우 쉬우며, 또한 측정방법도 용이하도록 하는 전기강판의 자기변형측정장치를 개선한 것으로서, 개선 내용을 간단히 요약하면, 기존의 전기강판의 자기변형측정장치에서, 재료에 응력을 부여하는 응력 조절기 및 재료에 열을 가하는 온도 조절기를 추가적으로 구성한 것이다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저, 제어부(30)의 컴퓨터(31)가 사용자(또는 운전자)의 선택에 따라, 응력 조절기 또는/ 및 온도 공급 조절수단의 동작을 지시하고, 이후 자기검출부(10)와 LVDT검출부(20)의 동작을 지시한다.

도 2를 참조하여 상기 응력 조절기에 대한 구성 및 동작을 설명하면, 재료를 코일(14,15) 내에 넣고, 홀더(35)에 붙은 나사를 조여 재료와 홀더를 고정하고, LVDT(21)를 조정하여 LVDT 위치조정기(24)에 램프가 켜지는 중앙지점에 홀더가 놓이도록 조정을 한다. 그런 다음 홀더와 반대편인 재료의 한쪽끝을 고정하고 실린더(37)에 공기양을 조절하여 응력을 부여한다.

상기 실린더는 중앙의 판을 중심으로 두개의 방으로 나뉘어져 있는데, 재료에 압축응력을 가하고 싶다면 오른쪽 방에 공기를 넣어주면 되며, 반대로 재료에 인장응력을 가해주고 싶다면 왼쪽방에 공기를 넣어주면 된다. 이는 조절이 매우 쉬우며 정교하게 조절할 수 있도록 해 준다. 상기 실린더(37)와 홀더(35)사이에 스프링(36)이 있는데, 이 스프링(36)은 실린더(37) 중앙판이 가지고 있는 마찰력을 제거해주기 위하여 부착하였다. 이는 측정시 재현성에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 도 2에 나타낸 장치는 재료에 응력을 가하면서 자왜를 측정할 수 있게 하는 것을 가능하게 한다.

도 3을 참조하여 상기 온도조절기에 대한 동작을 설명하면, 코일(14,15) 내부에 열선(39)을 만들어 넣은 것으로 재료의 온도변화에 따른 자왜를 측정하기 위한 것이다. 열선에 온도조절기(40)를 이용하여 직류전류를 흘림으로 저항으로 인하여 열이 발생하도록 하였으며, 이때 자장의 영향을 없애주기 위하여 열선을 지그재그로 감아 서로의 자기장이 상쇄되도록 하여 열선으로 인한 자기장의 영향을 제거하였다.

또한, 온도는 상온에서 무한정 높이 올라갈 수 있으나, 150C 이상에서는 코일(14,15)에 변형이 있을 것이므로 온도조절기(40)에 안전장치를 설치하여 150C 이상 올라가지 못하게 하였다. 이를 이용하여 재료의 온도에 따른 자왜를 측정할 수 있게 되었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 재료에 응력을 부여하거나 온도를 가한 상태에서, 재료에 대한 자기변형을 측정하게 되는데, 이하 자기변형 측정과정은 기존의 동작과 동일하면, 이에 대해서 설명한다.

먼저, 상기 자기검출부(10)에 대한 동작을 설명하면, 상기 자기검출부(10)의 N-A조정기(11)는 H코일(15) 및 B코일(14)의 턴(turn)수와 코일의 단면적을 곱한 값을 입력하는데, 이는 B값을 계산하는데 필요하다. 또한 여기서 코일(14,15)로 공급하는 전류의 크기 즉 B값을 조절 할 수 있다. 상기 자기검출부(10)의 디지털정현파발생기(12)는 상기 N-A조정기(11)의 정현파를 디지탈화하여 측정시 요구되는 정현파로 정확히 만들어 공급하고, 상기 디지털정현파발생기(12)로부터의 정현파를 실제 측정시 요구되는 크기로 파워앰프(13)에서 증폭되어 코일(15,14)로 제공된다. 이때, H코일(15)은 상기 파워앰프(13)의 정현파에 따라 재료를 여자시키고, B코일(14)은 상기 H코일(15)에 의해 여자된 재료로 인한 자속의 변화를 감지하여 이를 유도 기전력으로 바꾸어 B신호적분기(19)로 제공한다. 그리고, 보상코일(16)은 시료(22)가 코일(14,15)내부에 없을시의 값 즉 대기중의 자성을 기준으로 하기위하여 코일만을 감아 놓은 것이고, 선트저항(17)은 상기 H코일(15)의 값을 측정하기 위하여 달아 놓은 것으로 저항의 크기는 1오옴(Ω)이다.

한편, 코일(14,15)에 공급된 전류가 부족할시는 B코일(14)에서 B신호적분기(19)로 가는 선로상에서 다시 피드백되어 지며, 이에따라 피드백신호를 받았을시 파워앰프(13)가 코일(14,15)에 피드백의 신호에 따라 증폭의 정도를 조절한다. H신호 증폭기(18)는 선트저항(17)의 전단과 후단부의 전압을 증폭 및 측정하여 상기 H코일(15)에 흐르는 전류의 크기를 검출하여 주조정기(32)로 제공하고, B신호 적분기(19)는 상기 여자된 재료(22)의 특성에 따라 유기되는 자속의 변화량(dB/dt)을 적분하여 증폭하여 상기 주조정기(32)로 제공한다.

다음으로, 상기 LVDT검출부(20)의 동작에 대해서 설명하면, 상기 LVDT검출부(20)의 LVDT발진기(23)는 LVDT센서(21)가 시료(22)의 길이변화를 감지하기 위하여 동작하는데 필요한 발진주파수를 생성하여, LVDT센서(21)로 제공하며, 본 발명에 사용된 LVDT의 특성은 구동 주파수는 28KHz이고, 분해능은 0.5x10-7이다. 그리고, LVDT센서(21)는 시료가 교류 전류파형에서 자기변형, 즉 시료길이의 변화가 반복적으로 나타낼 경우에, 이 길이변화가 LVDT내부의 코아를 시료의 자기변형 양만큼 밀어주게 된다. 이때 LVDT내부에서는 코아가 움직인 거리에 정확히 비례하여 유도자장 및 유도 기전력의 변화가 생기게 된다. 또한, LVDT 위치조정기(24)는 시료(22)에 밀착시킨 LVDT센서(21) 내부 코아가 LVDT의 중심부에 위치해야 정밀한 측정값을 얻을 수 있기 때문에 LVDT(24)의 위치를 정밀하게 측정하기 위한 것이고, 위치조정LED(25)는 LVDT21의 위치를 조절할 때 정확히 영점의 위치에 놓기 위한 것으로, 발광 다이오드(LED)가 LVDT센서(21)가 좌측 또는 우측으로 편기될 때, 우측 또는 좌측의 다이오드에서 빛을 내도록 하여 LVDT센서(21)의 한쪽으로 치우침을 알 수 있도록 한 것이다.

그 다음, LVDT신호증폭기(26)는 LVDT센서(21)에서 나오는 미약한 신호를 증폭하여 제공하며, 전환스위치(27)는 H신호증폭기(18), B신호적분기(19) 및 LVDT신호증폭기(26)에서 나오는 신호들을 2개씩 선별하여 오실로스코프(28)의 X축 또는 Y축으로 공급한다. 이때, 오실로스코프(28)는 전환스위치(27)를 통하여 들어오는 2가지의 신호를 X축 또는 Y축상에 나타내거나 또는 두개의 데이타를 합성하여 리샤쥬도형을 만드는 역할을 한다. 마지막으로, 상기 제어부(30)의 동작에 대해서 설명하면, 상기 주조정기(32)는 전술한 바와 같이, 시료와 측정조건에 관련된 변수들을 입력하는 곳이면서, 동시에 H신호증폭기(18)와 B신호적분기로 부터 들어오는 아날로그값을 디지탈값으로 변환시키는 역할을 한다.

그리고, 디지탈 디스플레이(33)는 H신호증폭기(18)과 B신호적분기(19) 및 LVDT신호증폭기(26)에서 들어오는 아날로그형태의 H, B 및 자기변형량을 주조정기(32)을 거치면서 디지탈값으로 변화된 것을 화면으로 디스플레이한다. 최대자속밀도(Bmax), 최대자장세기(Hmax), 자기변형량의 총진폭(λpp) 및 B가 0(영)일때의 자기변형량(λi)을 나타내도록 하였다.

그리고, 제어부(30)의 컴퓨터(31)는 주조정기(32)를 거쳐 나오는 데이타들의 평균을 취하거나, 퓨리에분석을 수행하여 얻은 자기변형량을 저장하고, 이 자기변형량 및 상기에서 공급을 제어한 응력 또는 온도를 디스플레이한다.

전술한 바와 같은, 본 발명은 자기적 성질을 측정하는 전자기적 회로와 LVDT와 관련된 회로를 결합시켜 오실로스코프에서 x축에는 자속밀도와 y축에는 자기변형 및 x축에는 자장의 세기와 y축에는 자기 변형량에 대한 결과곡선을 얻었고, A/D 컨버터를 이용하여 오실로스코프에 나타난 아날로그데이타를 디지탈로 바꾸어 각각의 값들을 정밀하게 비교분석이 가능하게 하는 장치에서, 실질적으로 필요한 응력 또는/및 온도의 영향에 따른 재료의 자기변형량을 측정할 수 있게 되었다.

실시예1

도 4는 본 발명에 의한 방향성 전기강판의 응력에 따른 자기변형량 특성 그래프로서, 도 4를 참조하면, 2차 재결정이 끝난 두께 0.3mm의 방향성전기강판을 이용하여 자기변형을 측정하였다. 우선 시료(22)를 폭 30mm, 길이 300mm가 되게 자른뒤 잘린 부위에 생긴 버(burr)를 완전히 제거한 후 스트레스 제거 열처리를 실시하였다. 스트레스 제거 열처리조건은 800℃에서 3시간 열처리후 약 8시간에 걸쳐 상온까지 서서히 냉각하였으며, 노내의 분위기는 100% 질소로 하였다.

이후, 1000A/m에서 자속밀도가 1.89Tesla되는 시료(22)의 무게를 측정하여 컴퓨터에 입력하고, 코일(14,15)의 턴수와 단면적을 나타내는 N-A값을 N-A조정기(11)에 입력하였다. 시료(22)를 코일(14,15)내에 삽입하여 홀더(35)에 고정 시킨후 LVDT센서(21)를 밀착하고 LVDT 위치조정기(24)와 LVDT위치조정LED(25)를 이용하여 LVDT센서(21)를 정위치에 놓은 후 홀더와 반대편쪽의 시료(22)의 한쪽 끝을 클램프로 고정한다. 실린더(37)를 이용하여 시료(22)에 압축응력과 인장응력을 적당히 가한 상태에서 코일(14,15)에 전류를 서서히 흘린다.

주조정기(32)에서 자장의 세기를 높이도록 명령을 하면 컴퓨터(31)과 N-A조정기(11)에서의 정보를 참고로 하여 디지탈 정현파발생기(12)가 파형을 만들게 된다. 이 파형은 파워앰프(13)에서 증폭이 되어 일차코일인 H코일(15)에 공급된다. H코일(15)에 발생되는 자장의 세기는 선트저항(17) 전후로 전압을 측정하여 계산되어진다. 한편 H코일(15)에 의한 자장과 시료(22)에 의하여 B코일(14)에는 자속의변화가 생기게 된다. 이는 B신호적분기(19)에서 적분을 취하고 증폭하여 자속밀도값으로 읽을 수 있게 된다.

LVDT센서(21)를 통한 시료의 자장에 따른 길이의 변화는 LVDT신호증폭기(26)을 거쳐 오실로스코프(28)에 나타나게 된다. 이때 B,H 및 λ값중 전환스위치(27)를 이용하여 2개를 선택하여 곡선을 볼 수 있다. 동시에 오실로스코프(28)상에 나타난 그림을 주조정기(32)을 통하여 디지탈신호로 변환되어 디지탈디스플레이(33)에 숫자로 크기가 나타난다. 매 측정시마다 얻어진 자료들은 컴퓨터31에 저장되어 원하는 형태의 그림으로 볼 수가 있으며, 또한 자기변형그래프를 퓨리에분석등의 작업도 할 수 있다.

실시예2

도 5는 본 발명에 의한 전기강판의 온도에 따른 자기 변형량 특성 그래프로서, 도 5를 참조하면, 2차 재결정후 장력코팅을 도포하고 curing이 끝난 두께 0.3mm의 방향성전기강판의 최종제품을 이용하여 자기변형을 측정하였다. 우선 시료(22)를 폭 30mm, 길이 300mm가 되게 자른 뒤 잘린 부위에 생긴 버(burr)를 완전히 제거한 후 스트레스 제거 열처리를 실시하였다. 스트레스 제거 열처리조건은 800℃에서 3시간 열처리후 약 8시간에 걸쳐 상온까지 서서히 냉각하였으며, 노내의 분위기는 100% 질소로 하였다.

이후 1000A/m에서 자속밀도가 1.89Tesla되는 시료(22)의 무게를 측정하여 컴퓨터에 입력하고, 코일(14,15)의 턴수와 단면적을 나타내는 N-A값을 N-A조정기(11)에 입력하였다. 시료(22)를 코일(14,15)내에 삽입하여 홀더(35)에 고정 시킨후 LVDT센서(21)를 밀착하고 LVDT 위치조정기(24)와 LVDT위치조정LED(25)를 이용하여 LVDT센서(21)를 정위치에 놓은후 홀더와 반대편쪽의 시료(22)의 한쪽 끝을 클램프로 고정한다. 이후에 열선(39)에 온도조절기(40)를 이용하여 직류전류를 흘려 온도를 증가시킨다. 온도가 150℃에 이르면 온도조절기를 끄고, 시료(22)가 자연 냉각중에 임의의 온도에 도달하면 자왜를 측정하게 된다. 자왜를 발생시키기 위하여 먼저 코일(14,15)에 전류를 서서히 흘린다. 자속밀도 1.7 Tesla에서 상기 실시예1에서 언급한 내용의 전기적인 원리대로 자왜를 측정하게 된다. 도 5에 재료의 온도에 따른 자기변형량을 나타내었다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 재료의 응력변화, 또는 재료의 온도변화에 따른 시료의 길이변화에 해당하는 유도 기전력을 갖는 LVDT(linear variable differential transformer, 선형 가변차동변압기)를 적용하여 장치의 얼라인먼트를 가장 손쉽게 할 수 있고, 짧은 시간에 많은 수의 시료의 측정할 수 있으며, 또한, 자료의 응력 및 온도영향을 따른 자기변형을 측정할 수 있는 특별한 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

Claims

전기강판의 자기변형을 측정하는 장치에 있어서,

측정 대상인 재료에 물리적인 응력을 공급하는 응력 공급 조절수단;

상기 재료에 온도를 조절하는 온도 공급 조절수단;

상기 재료에 자기장을 부여하고, 자기적 성질을 검출하는 자기검출부(10);

상기 자기검출부(10)에 의해 부여된 자기장에 의한 재료의 자기변형의 길이를 검출하는 LVDT 검출부(20); 및

전기강판의 자기변형측정을 위해 응력 공급 및 온도 공급을 비롯한 각부의 동작을 제어하고, 상기 자기 검출부(10) 및 LVDT 검출부(20)에서 검출된 아날로그신호를 디지털데이타로 변환하여, 이 디지털데이타로 자기변형치를 분석하여 저장하며, 공급한 응력 및 온도와 상기 자기변형치를 디지털로 디스플레이하는 제어부(30)를 구비함을 특징으로 하는 전기강판의 자기변형측정장치.
제1항에 있어서, 상기 응력 공급 조절수단은

코일(14,15)내에 넣은 재료의 일단부를 고정하는 요크(34);

상기 재료의 타단부에 고정하는 홀더(35);

상기 홀더(35)에 스프링(36)을 포함하는 연결부재를 통해 연결되고, 상기 제어부(30)의 제어에 따라 동작하여 상기 홀더(35)를 통해 재료에 응력을 공급하는실린더(37)로 구성함을 특징으로 하는 전기강판의 자기변형측정장치.
제1항에 있어서, 상기 온도 공급 조절수단은

코일(14,15) 내부에 내장한 열선(39);

상기 열선에 직류전류를 공급하여 상기 열선(39)의 자체 저항으로 열이 발생하도록 하는 온도조절기(40)로 구성함을 특징으로 하는 전기강판의 자기변형측정장치.
제1항에 있어서, 상기 코일내의 열선(39)은

자기장을 고려하여 지그재그로 감아 상호 자기장을 상쇄시키는 방향으로 감는 것을 특징으로 하는 전기강판의 자기변형측정장치.
제1항에 있어서, 상기 온도 공급 조절수단은

사전에 설정한 직류전류보다 높은 직류전류공급을 제한하는 안정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강판의 자기변형측정장치.