KR950008680Y1 - Magnetic measuring device - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 종래 기술에 따른 자기변형 측정장치의 구성도.1 is a block diagram of a magnetostriction measuring apparatus according to the prior art.
제2도는 본 고안에 따른 자기변형 측정장치의 구성도.2 is a block diagram of a magnetostriction measuring apparatus according to the present invention.
제3도는 비정질 합금의 자기변형을 도시한 그래프도이다.3 is a graph showing magnetostriction of amorphous alloys.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
2 : 솔레노이드 코일(Solenoid Coil)2: Solenoid Coil
6 : 디지탈 표시기 7 : 전원 공급 및 자장 측정기6: digital indicator 7: power supply and magnetic field meter
8 : 미세천평 9 : 가열로8: microcapacity 9: heating furnace
10 : 석영관 11 : 석영스프링10: quartz tube 11: quartz spring
14 : 시편 15 : 길이 조정나사14 Psalm 15 Length adjusting screw
본 고안은 극박 소재인 박판이나 와이어(Wire)의 자기변형을 간단하고 정확하게 측정하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 미세천평과 석영스프링을 이용하여 간편하고 정확하게 자기변형을 측정할 수 있는 극박판의 자기변형 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for easily and accurately measuring the magnetostriction of a thin plate or wire, which is an ultra-thin material. More specifically, it is an ultrathin plate that can measure the magnetostriction easily and accurately by using a micro square and a quartz spring. It relates to a magnetostriction measuring device.
일반적으로, 전자기 부품의 고성능과 소형화에 따른 극박판 소재의 응용범위가 확대되고 있으며 이에 따른 특성측정이 중요시되고 있다. 최근에는 고규소박판, 비정질 합금리본 등이 연자성 등이 소재로써 개발되고 있으며, 연자성 특성인 자기 변형을 측정하는 분야는 산업적으로는 자기헤드, 고주파 변압기, 진동자, 센서 등의 응용에 중요한 의미를 갖게 된다. 자기변형이란 자구(磁區)가 자화방향이 각각 다르기 때문에 나타나는 스트레인(strain)에 의해 서로 탄성적인 힘을 받게 되어 소위 자기탄성 에너지를 축적하게 될때 이것에 외부 자계를 가하여 자화의 방향을 갖추게 되면 각 자구내에서의 스트레인이 자구회전에 의하여 방향이 변화되고 외형의 변화를 유발시키는 것을 의미한다. 이러한 변형율인 △ℓ/ℓ의 값을 자기변형이라 하며 일반적으로 10-3이하의 낮은 값을 갖게 되며 실제적으로 전자기 부품의 잡음 및 특성향상에 크게 영향을 미친다.In general, the application range of ultra-thin sheet material is increasing due to the high performance and miniaturization of electromagnetic components, and the characteristic measurement is important. Recently, high silicon thin plates and amorphous alloy ribbons have been developed as soft magnetic materials, and the field of measuring magnetic strain, which is a soft magnetic property, is important for industrial applications such as magnetic heads, high frequency transformers, vibrators, and sensors. Will have Magnetostriction means that the magnetic domains receive elastic forces from each other due to strains, which are caused by different magnetization directions. This means that the strain in the magnetic domain changes the direction and causes a change in appearance due to the rotation of the magnetic domain. This strain, Δℓ / ℓ, is called magnetostriction, and generally has a low value of 10 −3 or less, and substantially affects noise and characteristics of electromagnetic components.
종래 기술에 따른 자기변형 측정장치(30)는 제1도에 도시된 바와 같이 솔레노이드 코일(32)의 자장 중에서의 시편(33)의 길이변화를 전류의 변화로 측정하여 자기 변형을 측정하고 있으나, 박판의 경우는 쉽게 휘어지는 등의 굴곡 작용에 의한 정확도 불량 등으로 측정이 곤란한 문제점을 갖는 것이다. 즉, 상기의 종래의 장치는, 중공형의 구조대(31) 내부에 시편(33)에 솔레노이드 코일(32)을 감고 상기 솔레노이드 코일(32)에는 전원 공급장치 및 자장 측정기(37)에 의해서 전원을 공급하며, 시편(33)의 일측에는시편 고정대(34)를 설치하고, 상기 시편 고정대(34)에는 길이변화 측정기(LVDT)(35)와 디지탈 표시기(36)를 설치하여 시편의 자기변형을 측정하는 것이다.The magnetostriction measuring apparatus 30 according to the prior art measures the magnetostriction by measuring the change in the length of the specimen 33 in the magnetic field of the solenoid coil 32 as a change in current as shown in FIG. In the case of a thin plate, there is a problem that measurement is difficult due to poor accuracy due to a bending action such as easy bending. That is, the conventional apparatus winds up the solenoid coil 32 on the specimen 33 inside the hollow structure table 31 and supplies power to the solenoid coil 32 by a power supply and a magnetic field measuring device 37. Supply a specimen holder 34 on one side of the specimen 33, and install the length change measuring instrument (LVDT) 35 and the digital indicator 36 on the specimen holder 34 to measure the magnetostriction of the specimen. It is.
이같은 장치(30)을 이용하여 박판의 시편(33)을 측정하기 위해서 박판의 시편(33)을 서로 여러장 중첩시켜서 측정하고 있으나 중첩에 따른 복잡성 및 정확도가 감소하고 있다. 이러한 장치는 종래의 규소강판이나 펌얼로이(permalloy) 등에 적용할 수 있으나 극박 비정질 리본 등에는 적용하기가 부적합하다. 실험실적으로는 스트레인 게이지법(strain gage), 광학 이미지법(optical image), 전기용량 변화법 등이 있으나, 일반적으로 상기 방법 등은 시편(33)의 크기에 제한이 있고 박판 시편인 경우, 굴곡에 의하여 정확도에 많은 문제점이 있는 것이다.In order to measure the thin plate specimen 33 using the apparatus 30, the thin plate specimen 33 is measured by overlapping each other, but the complexity and accuracy of the overlap are reduced. Such a device can be applied to conventional silicon steel sheets, permalloy, etc., but is not suitable for ultra-thin amorphous ribbons and the like. In the laboratory, there are a strain gage method, an optical image method, and a capacitance change method. However, in general, the method has a limitation on the size of the specimen 33 and flexures in the case of thin specimens. There are many problems with accuracy.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 극박 시편의 자기변형을 미세천평과 석영스프링을 이용하여 간편하고 정확하게 측정할 수 있는 극박판의 자기변형 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, to provide an ultra-slim magnetostrictive measuring device that can easily and accurately measure the magnetostriction of ultra-thin specimens using micro-flat and quartz spring. There is this.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 극박시편의 양면에 미세천평과 석영스프링을 연결하고, 가열로 및 솔레노이드 코일을 이용하여 자장과 온도를 조정하며 주어진 자장에서의 무게변화를 측정하여 길이로 환산하여 자기변형을 측정하는 극박판의 자기변형 측정장치를 마련함에 의한다.In order to achieve the above object, the present invention connects the micro-flat and quartz springs to both sides of the ultra-thin specimen, adjusts the magnetic field and temperature using a heating furnace and solenoid coil, and converts the length by measuring the weight change in a given magnetic field. By providing a magnetostrictive measuring device of ultra-thin plate to measure the magnetostriction.
이하, 본 고안을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 고안에 따른 자기변형 측정장치(1)가 제2도에 상세히 도시되어 있다.The magnetostriction measuring apparatus 1 according to the present invention is shown in detail in FIG. 2.
상기 장치는, 원통형으로 이루어진 전기 저항식 가열로(9)의 외주면에는 솔레노이드 코일(2)이 감겨지고, 상기 가열로(9)의 내주면에는 일정길이의 투명 석영관(10)이 마련되며, 상기 석영관(10)의 내면에는 시편(14)이 위치된다. 상기 시편(14)의 상단부는 석영와이어(12)로서 석영관(10)의 상부에 위치한 미세천평(8)에 연결되며, 상기 미세천평(8)은 고감도의 무게변화를 측정할 수 있고, 기본적으로는 신뢰성이 높은 평형의 원리를 이용하고 있으며, 미국 칸사 제품의 미세천평(Cahn's Balance, USA)(8)이 이용가능하다. 또한, 상기 미세천평(8)은 천평대(미도시)가 평형을 이루었을때 토크모터(Torque Motor)(미도시)에 흐르는 전류의 세기를 무게로 환산하여 디지탈표시기(6)에 나타내며, 측정감도는 일반적으로 0.1㎛까지 측정할 수 있는 것이다. 또한 시편(14)의 하단부는 석영 스프링(11)과 연결되고, 상기 석영 스프링(11)의 하단부는 석영관(10)의 하단부에 마련된 암나사구멍(10a)에 나사결합된 길이 조정나사(15)의 상단부에 연결되어, 상기 길이 조정나사(15)가 정, 역회전되는 경우, 이는 석영 스프링(11)을 상부로 밀어 올리거나 하부로 당기도록 구성된다. 또한, 상기 석영관(10)의 상,하부에는 불활성 가스 유입구(13a)와 불활성 가스 출구(13b)가 형성되며, 상기 솔레노이드 코일(2)과 가열로(9)에는 각각 도선(2a)(9a)을 통하여 전원 공급 및 자장측정기(7)로부터 전원이 공급되는 것이다.In the device, the solenoid coil 2 is wound around the outer circumferential surface of the electric resistance heating furnace 9 having a cylindrical shape, and the transparent quartz tube 10 having a predetermined length is provided on the inner circumferential surface of the heating furnace 9. The specimen 14 is located on the inner surface of the quartz tube 10. The upper end of the specimen 14 is connected to the micro-leveling (8) located on the top of the quartz tube 10 as a quartz wire 12, the micro-leveling (8) can measure the weight change of the high sensitivity, and The principle of reliable equilibrium is used, and Cahn's Balance (USA) (8) from Kansas, USA is available. In addition, the fine balance 8 is represented on the digital display 6 by converting the strength of the current flowing through the torque motor (not shown) into the weight when the balance is balanced. Sensitivity can be measured to 0.1 micrometer generally. In addition, the lower end of the specimen 14 is connected to the quartz spring 11, the lower end of the quartz spring 11, the length adjustment screw 15 is screwed into the female screw hole (10a) provided in the lower end of the quartz tube 10 Is connected to the upper end of the, when the length adjustment screw 15 is rotated forward, reverse, it is configured to push the quartz spring 11 upwards or pulled downwards. In addition, an inert gas inlet 13a and an inert gas outlet 13b are formed at the upper and lower portions of the quartz tube 10, and the conductive wires 2a and 9a are respectively provided at the solenoid coil 2 and the heating furnace 9. Power is supplied from the power supply and the magnetic field meter (7).
상기와 같이 구성된 본 고안은 극박시편(14)을 석영관(10)내에 제2도와 같이 설치하고, 석영관(10)의 내부에는 불활성가스를 주입하며, 가열로(9)와 솔레노이드 코일(2)에 전원을 공급하여 일정온도와 자장을 인가시켜 자기변형을 측정하게 된다.The present invention constituted as described above, the ultra-thin specimen 14 is installed in the quartz tube 10 as shown in FIG. 2, the inert gas is injected into the quartz tube 10, the heating furnace 9 and the solenoid coil 2 ) Is supplied with power to apply a constant temperature and magnetic field to measure the magnetostriction.
이때 시편(14)은 길이 조정나사(15)를 이용하여 미세천펑(8)에서 편평도가 유지될 수 있도록 적정량의 응력이 사전에 인가되어 평행으로 조정된 상태이다. 따라서 시편(14)에는 솔레노이드 코일(2)에 의한 자장이 가해져서 시편(14)이 자화되며, 길이 변화가 발생된다. 이러한 시편(14)의 길이변화는 석영 스프링(11)의 길이변화로 나타나며 미세천평(8)을 통하여 무게로 변환되어 디지탈 표시기(6)에 무게(Weight)로 표시된다. 이때 작업자는 디지탈 표시기(6) 상에 표시된 무게(w)를 아래의 수식(k)에 대입하여 시편(14)의 자기변형량을 측정할 수 있게 된다.At this time, the specimen 14 is in a state in which a proper amount of stress is applied in advance so as to maintain flatness in the micro-chunpung 8 by using the length adjusting screw 15 and adjusted in parallel. Therefore, the magnetic field by the solenoid coil 2 is applied to the specimen 14 to magnetize the specimen 14, and a change in length occurs. The change in the length of the specimen 14 is represented by the change in the length of the quartz spring 11 and is converted into weight through the fine cloth 8 and displayed on the digital display 6 as weight. At this time, the operator can measure the magnetostriction of the specimen 14 by substituting the weight w displayed on the digital indicator 6 into the following equation (k).
……(k) … … (k)
△W : 무게변화량, λi : i자장에서의 자기변형량, k : 석영스프링의 비례상수, L0: 시편길이.ΔW: weight change, λi: magnetostriction in i-field, k: proportional constant of quartz spring, L 0 : specimen length.
여기서, 자기변형상수 λi는 일반적으로 10-8범위까지 측정이 가능하나 실제적으로는 건물의 진동 및 대류에 의한 오차로써 10-7범위의 측정이 가능하다. 또한 온도변화에 의한 길이 변화를 측정하는 경우에는 가열로(9)를 임계 온도로 상승시켜 자기변형측정과 같은 방식으로 열팽창, 결정화, 상변태에 의한 길이 변화를 측정할 수 있다.Here, the magnetostriction λ i can be measured in the range of 10 -8 but in practice it can be measured in the range of 10 -7 due to the vibration and convection of the building. In addition, in the case of measuring the change in length due to temperature change, the heating furnace 9 may be raised to a critical temperature to measure the change in length due to thermal expansion, crystallization, and phase transformation in the same manner as the magnetostriction measurement.
제3도는 본 고안에 따른 자기변형 측정장치(1)를 이용하여 두께 20㎛인 각 성분의 비정질 합금 리본의 자기변형을 측정하였다. 시편의 크기는 폭 1-10㎜, 길이 2-5㎝로 하여 미세천평(8)과 석영스프링(11) 사이에 설치한 후 0.2gr의 인가장력을 가한후 인가자장 5, 10, 15, 20 Oe의 자장을 형성시켜 이때의 자기변형을 측정하였다. 조성에 따라 자기변형의 변화를 나타내었으며, 비정질 스트립인 종래의 Metglas 2605SC의 자기변형량은 종래의 실험 자료와 거의 일치하는 결과를 얻었다.3 is used to measure the magnetostriction of the amorphous alloy ribbon of each component having a thickness of 20㎛ using a magnetostriction measuring apparatus (1) according to the present invention. Specimen size was 1-10㎜ in width and 2-5㎝ in length, installed between micro-flat (8) and quartz spring (11) and applied 0.2gr applied tension and applied magnetic field 5, 10, 15, 20 The magnetic field of Oe was formed and the magnetic strain at this time was measured. The magnetostriction was varied according to the composition, and the magnetostriction of the conventional Metglas 2605SC, which is an amorphous strip, was nearly identical to the experimental data.
상기에서와 같이 본 고안에 의하면, 현재 괴상 및 두께 100㎛ 이상의 시편에서만 사용할 수 있는 기존의 자기 변형 측정기나 측정장비로서 측정할 수 없는 100㎛ 이하의 극박판이나 와이어의 자장 및 온도변화에 따른 길이 변형율을 미세천평(8)과 석영스프링(11)을 결합 사용하여 신속하고 간단하게 10-7이상의 정도로서 자기변형을 측정할 수 있게 된다.According to the present invention as described above, the length according to the magnetic field and temperature change of the ultra-thin plate or wire of 100 ㎛ or less that can not be measured by the existing magnetostriction measuring instrument or measuring equipment that can be used only in specimens with a bulk and thickness of 100 ㎛ or more at present By using the micro strain (8) and the quartz spring 11 in the strain rate, it is possible to quickly and simply measure the magnetostriction to a degree of 10 −7 or more.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR2019930018735U KR950008680Y1 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Magnetic measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR2019930018735U KR950008680Y1 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Magnetic measuring device |
Publications (2)
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| KR950009582U KR950009582U (en) | 1995-04-21 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR2019930018735U KR950008680Y1 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Magnetic measuring device |
Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100490983B1 (en) * | 2000-09-01 | 2005-05-24 | 주식회사 포스코 | Apparatus for measuring magnetostriction of electrical steel |
-
1993
- 1993-09-17 KR KR2019930018735U patent/KR950008680Y1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950009582U (en) | 1995-04-21 |
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