TWI515446B - 磁性量測系統以及磁性量測方法 - Google Patents

Description

磁性量測系統以及磁性量測方法

本發明是有關於一種磁性量測系統以及磁性量測方法，特別是有關於電磁鋼片之磁性量測系統以及磁性量測方法。

近年來，為了符合節約能源的發展趨勢，電機產品朝向高效率與小型化發展。在電機特性方面，電機產品則有朝著變頻與高頻化發展的趨勢。為了滿足電機產品各種性能的要求，關鍵鐵芯材料的選擇顯得格外重要。一般而言，電機產品的鐵芯材料係以電磁鋼片製成。為了使電機產品(例如：高效率馬達、變頻馬達、電動車驅動馬達、伺服馬達、高速主軸馬達以及高效率變壓器)滿足所需之性能要求，電機產品所採用之電磁鋼片的磁性特性需要符合電機產品之規範。目前測量電磁鋼片磁性的設備包含愛普斯坦磁性測量器(Epstein tester)、單片磁性量測設備(Single sheet tester；SST)。

愛普斯坦磁性測量器需要將電磁鋼片取樣成長條型的試片，並堆疊成封閉的磁迴路，再於磁迴路上放置激磁裝置與感應線圈來測得疊片整體的磁特性，如磁滯曲線、鐵損等。然而，愛普斯坦磁性測量器需要相當多的取 樣數目，耗費大量的時間與成本。因此，業界開發出了單片磁性量測設備來克服這些問題。

單片磁性量測設備係採用C型鐵芯與試片形成封閉迴路，激磁裝置與感應線圈環繞於試片。然而，單片磁性量測設備之線圈內可允許放置的試片最大寬度為60mm。對於使用者而言，剪切電磁鋼片來符合試片的尺寸要求非常不方便，因為剪切的過程也會影響電磁鋼片的特性。為此，又發展出了探頭式鐵損量測設備(DAC-IR-3，由Soken公司製造)。

探頭式鐵損量測設備只需將探頭設置於試片上，即可測出鐵損。然而，這種方式有幾以下幾種缺點：(1)在接近磁飽和狀態時，磁通密度的量測會受到鐵芯材質的影響；(2)單激磁迴路設計，且試片大小必須與探頭相配合，不同大小的試片需要不同的探頭。

有鑑於此，需要一種新的磁性量測系統以及磁性量測方法來解決上述問題。

本發明之一方面是在提供一種磁性量測系統以及磁性量測方法，其具有雙激磁迴路設計，且試片大小的限制也較習知技術少。

根據本發明之一實施例，此磁性量測系統包含激磁裝置、磁場強度測量裝置以及磁通密度測量裝置。激磁裝置包含第一激磁鐵芯和第二激磁鐵芯。第一激磁鐵芯和第二激磁鐵芯為C形鐵芯，且對稱地設置於待測金屬片之兩 相對表面上，以夾持待測金屬片。磁場強度測量裝置係用以量測該激磁裝置所提供之磁場強度。磁通密度測量裝置係用以量測該待測金屬片之磁通密度。

根據本發明之一實施例，在此磁性量測方法中，首先提供激磁裝置，其中此激磁裝置包含第一激磁鐵芯和第二激磁鐵芯。然後，利用第一激磁鐵芯和第二激磁鐵芯來夾持待測金屬片。接著，利用磁場強度測量裝置來量測激磁裝置所提供之磁場強度。然後，利用磁通密度測量裝置來量測待測金屬片之磁通密度。

100‧‧‧磁性量測系統

110‧‧‧激磁裝置

112‧‧‧第一激磁鐵芯

114‧‧‧第二激磁鐵芯

120‧‧‧磁場強度測量裝置

130‧‧‧磁通密度測量裝置

200‧‧‧磁性量測方法

210、220、230、240‧‧‧步驟

M‧‧‧待測金屬片

MS1、MS2‧‧‧表面

EC1、EC2‧‧‧激磁迴路

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第1圖係繪示根據本發明實施例之磁性量測系統的架構示意圖。

第2圖係繪示根據本發明實施例之磁性量測方法的流程示意圖。

第3圖係繪示根據本發明實施例之激磁裝置所提供之激磁迴路示意圖。

請參照第1圖，其係繪示根據本發明實施例之磁性量測系統100的架構示意圖。磁性量測系統100包含激磁裝置110、磁場強度測量裝置120以及磁通密度測量裝置130。激磁裝置110包含第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯 114。第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114係挾持待測金屬片M(例如電磁鋼片)，並提供磁場。在本實施例中，第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114上繞設有激磁線圈(未繪示)，且第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114為C形鐵芯，但本發明之實施例並不受限於此。

磁場強度測量裝置120係量測激磁裝置110所提供之磁場強度，而磁通密度測量裝置130則用以量測待測金屬片M之磁通密度。如此，可得到磁場強度和磁通密度，並進而得到磁滯曲線以及鐵損等相關的磁特性。在本實施例中，磁場強度測量裝置120為異向磁阻(Anisotropic magnetoresistance)磁感應器或霍爾(Hall)磁感應器，而磁通密度測量裝置130為探針式(needle probe)磁通密度測量裝置。

請參照第2圖，其係繪示根據本發明實施例之磁性量測方法200的流程示意圖。在磁性量測方法200中，首先進行步驟210，以提供激磁裝置110。然後，進行步驟220，以利用第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114來夾持待測金屬片M。如第1圖所示，第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114係對稱地設置於待測金屬片M之兩相對表面MS1和MS2上，且第一激磁鐵芯112之凹部係朝向表面MS1，而第二激磁鐵芯114之凹部係朝向表面MS2。如此，第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114之凹部係彼此相對，並提供兩條激磁迴路。

接著，進行步驟230，以設置磁場強度測量裝置120 於待測金屬片M之表面MS1上，並量測激磁裝置110所提供之磁場強度。在本實施例中，磁場強度測量裝置120為異向磁阻磁感應器，其係設置於第一激磁鐵芯112之下方。然而，磁場強度測量裝置120之設置位置並不受限於此。磁場強度測量裝置120的設置位置儘量接近待測金屬片M即可。例如，磁場強度測量裝置120也可設置在待測金屬片M之表面MS2上。

接著，進行步驟240，以利用磁通密度測量裝置來量測待測金屬片M之磁通密度。在本實施例中，磁通密度測量裝置130為探針式磁通密度測量裝置，其探針係設置於磁場強度測量裝置120之兩側，以測量待測金屬片M之磁通密度。

請參照第3圖，其係繪示根據本發明實施例之激磁裝置110所提供之激磁迴路示意圖。激磁裝置110之第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114係提供兩條激磁迴路EC1和EC2。激磁迴路EC1和EC2係於待測金屬片M上交會，以於待測金屬片M之表面MS1和MS2上提供更均勻以及更具有對稱性的磁通量。如此，當磁場強度測量裝置120和磁通密度測量裝置130在測量磁場強度和磁通密度時，便能避免由單激磁迴路所造成的誤差。例如，在單激磁迴路的狀況下量測磁性時，測得的數據可能會隨著待測金屬片的尺寸而變化。為了避免此問題，發明實施例之激磁裝置110提供互相對稱的兩條激磁迴路EC1和EC2，如此可避免測得的磁性數據隨著待測金屬片的尺寸而變化。

另外，值得一提的是，本發明實施例之待測金屬片M只需要具有足夠的寬度來供第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114挾持即可。意即，本發明實施例之待測金屬片M只有最小寬度的限制。只要待測金屬片M之寬度大於此最小寬度，便可應用本發明實施例之磁性量測系統100以及磁性量測方法200來量測磁性。

由上述說明可知，本發明實施例之磁性量測系統100以及磁性量測方法200係利用第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114來提供兩條激磁迴路，以避免由單激磁迴路所造成的誤差。另外，本發明實施例之磁性量測系統100以及磁性量測方法200僅要求待測金屬片M之最小寬度，故本發明實施例之磁性量測系統100不需要經常隨著待測金屬片M的尺寸來改變第一激磁鐵芯112和第二激磁鐵芯114的大小。本發明實施例之磁性量測系統100以及磁性量測方法200可克服習知技術需經常更換探頭的缺點。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧磁性量測系統

110‧‧‧激磁裝置

112‧‧‧第一激磁鐵芯

114‧‧‧第二激磁鐵芯

120‧‧‧磁場強度測量裝置

130‧‧‧磁通密度測量裝置

M‧‧‧待測金屬片

MS1、MS2‧‧‧表面

Claims (10)

1. 一種磁性量測系統，用以量測一待測金屬片之磁性特性，其中該磁性量測系統包含：一激磁裝置，用以挾持該待測金屬片，其中該激磁裝置包含一第一激磁鐵芯和一第二激磁鐵芯，該第一激磁鐵芯和該第二激磁鐵芯夾持該待測金屬片，並產生一磁場；一磁場強度測量裝置，用以量測該激磁裝置所提供之該磁場的強度；以及一磁通密度測量裝置，用以量測該待測金屬片之磁通密度。
2. 如請求項第1項所述之磁性量測系統，其中該第一激磁鐵芯和該第二激磁鐵芯為C形鐵芯，且對稱地設置於該待測金屬片之一第一表面和一第二表面上，該待測金屬片之該第一表面係相對於該待測金屬片之該第二表面。
3. 如請求項第2項所述之磁性量測系統，其中該第一激磁鐵芯之凹部係朝向該待測金屬片之該第一表面，該第二激磁鐵芯之凹部係朝向該待測金屬片之該第二表面。
4. 如請求項第1項所述之磁性量測系統，其中該磁通密度測量裝置為探針式磁通密度測量裝置。
5. 如請求項第1項所述之磁性量測系統，其中該磁場強度測量裝置為一異向磁阻(Anisotropic magnetoresistance)磁 感應器或一霍爾(Hall)磁感應器，設置於該待測金屬片上。
6. 一種磁性量測方法，用以量測一待測金屬片之磁性特性，其中該磁性量測方法包含：提供一激磁裝置，其中該激磁裝置包含一第一激磁鐵芯和一第二激磁鐵芯；利用該第一激磁鐵芯和該第二激磁鐵芯來夾持該待測金屬片，其中該第一激磁鐵芯和該第二激磁鐵芯產生一磁場；利用一磁場強度測量裝置來量測該激磁裝置所提供之該磁場的強度；以及利用一磁通密度測量裝置來量測該待測金屬片之磁通密度。
7. 如請求項第6項所述之磁性量測方法，其中該第一激磁鐵芯和該第二激磁鐵芯為C形鐵芯，且對稱地設置於該待測金屬片之一第一表面和一第二表面上，該待測金屬片之該第一表面係相對於該待測金屬片之該第二表面，該第一激磁鐵芯之凹部係朝向該待測金屬片之該第一表面，該第二激磁鐵芯之凹部係朝向該待測金屬片之該第二表面。
8. 如請求項第6項所述之磁性量測方法，其中該磁通密度測量裝置為探針式磁通密度測量裝置。
9. 如請求項第6項所述之磁性量測方法，更包含將該磁場強度測量裝置設置於該待測金屬片上，以量測該激磁裝置 所提供之磁場強度，其中該磁場強度測量裝置為異向磁阻磁感應器或霍爾磁感應器。
10. 如請求項第6項所述之磁性量測方法，更包含利用該磁場強度測量裝置來量測該激磁裝置之一驅動電流值，以獲得該激磁裝置所提供之磁場強度。