一种电工钢片连续铁损测量装置的制作方法

本发明涉及电工钢片测量领域，具体涉及一种电工钢片连续铁损测量装置。

背景技术：

电工钢片是性能优良的软磁合金，包含硅钢片、坡莫合金、非晶和纳米晶等材料，是各种电机和变压器中不可缺少的重要磁性材料。现有的电工钢片国际测量标准都是基于闭磁路方法，例如爱泼斯坦方圈法、单片磁导计法、环形样品法，并不适用于电工钢片生产线的连续铁损测量。连续铁损的测量线框安装在生产线上，必须是开磁路的。

专利号cn1928581a的专利《一种硅钢磁性能在线检测方法、线圈及系统》设计了一种测量线框，其从里到外由骨架、测量线圈和励磁线圈组成，测量线圈包括测量磁感和铁损的测量线圈及测量磁场的线圈，线圈之间通过绝缘层隔离，骨架中留有与硅钢生产线横向尺寸匹配的空腔。在此方案的线框结构中，磁场线圈距离电工钢片远，无法准确测量电工钢片内磁场强度。磁场线圈法要求磁场线圈贴紧被测电工钢片表面，才能满足磁场强度切线分量连续边界条件。另外也没有空气磁通补偿线圈，缺失空气磁通补偿的有效方法。

专利号zl201310745424.6的发明专利《一种电工钢连续铁损测量装置》，设计了一种测量线框，由里到外依次包括骨架、空气磁通补偿线圈、感应线圈、励磁线圈、直流磁场补偿线圈和环路线圈，各线圈间通过绝缘层隔离；骨架的开口尺寸需使电工钢能从骨架的空腔中穿过；空气磁通补偿线圈用于抵消感应线圈所包围空气产生的磁感应强度；励磁线圈用于对电工钢施加磁场；直流磁场补偿线圈用于施加与环境场相反方向且动态可调节的直流磁场；环路线圈用于测量环路磁场的大小，该发明的线框结构，能修正有效磁路长度，能动态调节地磁场及周围环境直流磁场对硅钢测量带来的误差，并满足安培环路电流法的测量条件。此方案基于安培环路电流法，一旦生产线上电工钢片铁损变化很大时，有效磁路长度也会发生很大改变，该方法并不能很好的适用连续铁损测量。另外空气磁通补偿线圈所包围的空气面积远远小于感应线圈所包围的空气面积，而线框中的空气中磁场分布又随着电工钢片性能变化，不能准确的补偿空气磁通。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种电工钢片连续铁损测量装置，能够很好的补偿感应线圈中的空气磁通，这样就能准确地测量出电工钢片内的磁场强度和磁通密度，从而准确测量电工钢片的磁性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电工钢片连续铁损测量装置，包括电工钢片连续铁损测量线框，所述电工钢片连续铁损测量线框包括内部骨架、气缸、外部骨架、感应线圈、励磁线圈、空气磁通补偿线圈和磁场线圈；所述内部骨架通过所述气缸支撑和控制，可上、下移动的设置在所述外部骨架内；所述感应线圈缠绕在所述外部骨架的中心位置并贴紧所述外部骨架，所述励磁线圈满绕在所述外部骨架上并覆盖住所述感应线圈；所述空气磁通补偿线圈缠绕在所述内部骨架上，所述磁场线圈紧贴安装在所述空气磁通补偿线圈上，并位于所述内部骨架上方的中心位置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电工钢片连续铁损测量线框用于电工钢片的连续铁损的测量，测量时，所述电工钢片沿所述外部骨架的前、后向贯穿在所述外部骨架内，且所述磁场线圈紧贴所述电工钢片的下表面。

进一步，还包括对射型光电传感器，所述对射型光电传感器安装在所述电工钢片连续铁损测量线框外部的前方，并位于所述电工钢片下方的左、右两侧，且与所述气缸电连接。

进一步，所述内部骨架和所述外部骨架均由无磁的非金属材料构成。

进一步，所述励磁线圈中通有交流电流和直流电流。

进一步，所述感应线圈、空气磁通补偿线圈和磁场线圈均处于所述励磁线圈产生的线框磁场均匀区内。

进一步，所述磁场线圈具体为由漆包线绕制而成的一个扁平的空心线圈，所述磁场线圈的长度等于所述感应线圈的长度。

进一步，所述空气磁通补偿线圈的长度等于所述感应线圈的长度。

进一步，所述磁场线圈的空心面积为所述感应线圈所包围面积的一半。

基于上式一种电工钢片连续铁损测量装置，本发明还提供一种电工钢片连续铁损测量方法。

一种电工钢片连续铁损测量方法，包括以下步骤，

将如上述所述的电工钢片连续铁损测量装置中的电工钢片连续铁损测量线框横向安装在电工钢片生产线上，使待测量的电工钢片沿外部骨架的前、后向贯穿在外部骨架内，且使磁场线圈紧贴电工钢片的下表面；

在励磁线圈中通入交流电流和直流电流，其中，励磁线圈内交流电流对电工钢片交流励磁，线圈内直流电流对环境直流磁场补偿；

正常工作时，通过紧贴于电工钢片下表面的磁场线圈测量电工钢片的内部磁场强度；空气补偿线圈补偿感应线圈的空气磁通，进而通过感应线圈测量出电工钢片内部的磁通密度；

当电工钢片下方有突起时，控制气缸动作，使磁场线圈远离电工钢片，待电工钢片下方的突起通过后，控制气缸带动磁场线圈恢复至正常工作状态。

本发明的有益效果是：在本发明的装置和方法中，电工钢片工作在开磁路条件下，磁场线圈紧贴电工钢片表面，空气磁通补偿线圈紧贴磁场线圈，并且磁场线圈的空心面积为感应线圈所包围面积的一半，根据线框中电工钢片上下两部分的空气磁场分布对称，能够很好的补偿感应线圈中的空气磁通，这样就能准确地测量出电工钢片内的磁场强度和磁通密度，从而准确测量电工钢片的磁性能。另外，内部骨架可根据生产线上电工钢片外形缺陷上下移动；正常工作时，磁场线圈贴近电工钢片下表面，可准确测量电工钢片的内部磁场强度；空气磁通补偿线圈绕在内骨架上，相比其它绕在外骨架上，包围空气面积增大数十倍，从而信号强度也增大数十倍，更好的补偿感应线圈的空气磁通，从而准确测量电工钢片内部的磁通密度；一旦电工钢片下方有突起，使得外部骨架前方的光电传感器输出产生变化，则驱动气缸动作，使得磁场线圈和空气磁通补偿线圈远离电工钢片，待有下方突起的电工钢片通过线框后恢复正常工作，这种设计既做到了准确测量又做到了防止事故发生。

附图说明

图1为本发明一种电工钢片连续铁损测量装置的俯视图；

图2为图1的aa’面剖视图；

图3为图1的bb’面剖视图；

图4为本发明一种电工钢片连续铁损测量方法的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、电工钢片连续铁损测量线框，1、内部骨架，2、气缸，3、外部骨架，4、感应线圈，5、励磁线圈，6、空气磁通补偿线圈，7、磁场线圈，8、电工钢片，9、对射型光电传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、图2和图3所示，一种电工钢片连续铁损测量装置包括电工钢片连续铁损测量线框10，所述电工钢片连续铁损测量线框10用于电工钢片8的连续铁损的测量，所述电工钢片连续铁损测量线框10包括内部骨架1、气缸2、外部骨架3、感应线圈4、励磁线圈5、空气磁通补偿线圈6和磁场线圈7；所述内部骨架1通过所述气缸2支撑和控制，可上、下移动的设置在所述外部骨架3内(气缸2设有2个，均位于外部骨架3外，在2个气缸的支撑下，内部骨架1贯穿在外部骨架3内)；所述感应线圈4缠绕在所述外部骨架3的中心位置并贴紧所述外部骨架3，所述励磁线圈5满绕在所述外部骨架3上并覆盖住所述感应线圈4；所述空气磁通补偿线圈6缠绕在所述内部骨架1上，所述磁场线圈7紧贴安装在所述空气磁通补偿线圈6上，并位于所述内部骨架1上方的中心位置。

测量时，所述电工钢片连续铁损测量线框10横向安装在电工钢片生产线上，所述电工钢片8沿所述外部骨架3的前、后向贯穿在所述外部骨架3内，且所述磁场线圈7紧贴所述电工钢片8的下表面。

优选的，所述电工钢片连续铁损测量装置还包括对射型光电传感器9(一个发射端一个接收端)，所述对射型光电传感器9安装在所述电工钢片连续铁损测量线框10外部的前方，并位于所述电工钢片8下方的左、右两侧，且与所述气缸2电连接。具体的，对射型光电传感器9安装在电工钢片8下方，位于外部骨架前方1米左右(与电工钢片运行速度和气缸动作时间相关)。当电工钢片8下方有突起时，阻挡了对射型光电传感器9的光路，对射型光电传感器9驱动气缸2向下运动，使得磁场线圈7和空气磁通补偿线圈6远离电工钢片8，正常后再恢复至原来位置。

优选的，所述内部骨架1和所述外部骨架3均由无磁的非金属材料构成。所述内部骨架1和所述外部骨架3均要有足够的强度，能够支撑各种线圈的绕制而不变形。内部骨架1放在外部骨架3内，在保证能够自由上下运动条件下，内部骨架1与外部骨架3侧面间隙尽可能小，从而使得空气磁通补偿线圈6包围更多的面积。

优选的，所述励磁线圈5中通有交流电流和直流电流。励磁线圈5内交流电流实现对电工钢片8交流励磁，励磁线圈5内直流电流实现对环境直流磁场(地磁场)补偿功能；励磁线圈5必须平整均匀，保证线框中心部分磁场均匀。励磁线圈5的阻抗尽可能小，可以减少对励磁电源功率要求。

优选的，所述感应线圈4、空气磁通补偿线圈6和磁场线圈7均处于所述励磁线圈5产生的线框磁场均匀区内。外部骨架3的长度应该足够长(大于1000mm)，保证励磁线圈5的长度，从而保证感应线圈4、磁场线圈7、空气磁通补偿线圈6处于线框磁场均匀区内。

感应线圈4长度为200mm左右，处于线框磁场均匀区内，感应电压由空气磁通和电工钢片8内部磁通两部分引起。

优选的，所述磁场线圈7具体为由漆包线绕制而成的一个扁平的空心线圈，其厚度要尽可能的薄(小于1mm)，所述磁场线圈7的长度等于所述感应线圈4的长度。为了校准方便，磁场线圈7的长度和宽度一般不超过200mm，使用尽可能细的漆包线(<＝0.1mm)绕制，其匝面积为1平方米左右。

优选的，所述空气磁通补偿线圈6的长度等于所述感应线圈4的长度。感应电压经空气磁通补偿线圈补偿后才得到电工钢片8内部的磁通密度。在条件允许下空气磁通补偿线圈尽可能包围更多的空气面积。

优选的，所述磁场线圈7的空心面积为所述感应线圈4所包围面积的一半。

要想准确的测量电工钢片的磁性能，必须准确的测量电工钢片的内部磁场强度和磁通密度。传统的电流法不能很好适用于电工钢片连续铁损的测量。本发明采用磁场线圈法，磁场线圈法要求磁场线圈紧贴电工钢片表面，按照磁场强度切线分量连续边界条件可以准确测量电工钢片内部磁场强度。感应线圈紧密环绕在电工钢片周围，也可以准确测量电工钢片内部磁通密度。可是电工钢片生产线是不允许这样的设计，生产线要求测量线框内部尺寸要尽可能大，防止电工钢片跑偏、缺陷引起的与线框接触，造成线框损坏和电工钢片断带等事故。

本发明正常工作时，磁场线圈贴紧电工钢片下表面，可准确测量电工钢片的内部磁场强度；空气磁通补偿线圈绕在内骨架上，相比其它绕在外骨架上，包围空气面积增大数十倍，从而信号强度也增大数十倍，更好的补偿感应线圈的空气磁通，从而准确测量电工钢片内部的磁通密度。一旦电工钢片下方有突起，使得骨架前方的光电传感器输出产生变化，则驱动气缸动作，使得磁场线圈和空气磁通补偿线圈远离电工钢片，待有下方突起的电工钢片通过线框后恢复正常工作。这种设计既做到了准确测量又做到了防止事故发生。

使用本发明一种电工钢片连续铁损测量装置测量电工钢片的连续线损时，电工钢片工作在开磁路条件下，磁场线圈紧贴电工钢片表面，空气磁通补偿线圈紧贴磁场线圈，并且磁场线圈的空心面积为感应线圈所包围面积的一半，根据线框中电工钢片上下两部分的空气磁场分布对称，能够很好的补偿感应线圈中的空气磁通，这样就能准确地测量出电工钢片内的磁场强度和磁通密度，从而准确测量电工钢片的磁性能。

基于上式一种电工钢片连续铁损测量装置，本发明还提供一种电工钢片连续铁损测量方法。

如图4所示，一种电工钢片连续铁损测量方法，包括以下步骤，

将如上述所述的电工钢片连续铁损测量装置中的电工钢片连续铁损测量线框横向安装在电工钢片生产线上，使待测量的电工钢片沿外部骨架的前、后向贯穿在外部骨架内，且使磁场线圈紧贴电工钢片的下表面；

在励磁线圈中通入交流电流和直流电流，其中，励磁线圈内交流电流对电工钢片交流励磁，励磁线圈内直流电流对环境直流磁场补偿；

正常工作时，通过紧贴于电工钢片下表面的磁场线圈测量电工钢片的内部磁场强度；空气补偿线圈补偿感应线圈的空气磁通，进而通过感应线圈测量出电工钢片内部的磁通密度；

当电工钢片下方有突起时，控制气缸动作，使磁场线圈远离电工钢片，待电工钢片下方的突起通过后，控制气缸带动磁场线圈恢复至正常工作状态。

在本发明的方法中，电工钢片工作在开磁路条件下，磁场线圈紧贴电工钢片表面，空气磁通补偿线圈紧贴磁场线圈，并且磁场线圈的空心面积为感应线圈所包围面积的一半，根据线框中电工钢片上下两部分的空气磁场分布对称，能够很好的补偿感应线圈中的空气磁通，这样就能准确地测量出电工钢片内的磁场强度和磁通密度，从而准确测量电工钢片的磁性能。另外，内部骨架可根据生产线上电工钢片外形缺陷上下移动；正常工作时，磁场线圈贴近电工钢片下表面，可准确测量电工钢片的内部磁场强度；空气磁通补偿线圈绕在内骨架上，相比其它绕在外骨架上，包围空气面积增大数十倍，从而信号强度也增大数十倍，更好的补偿感应线圈的空气磁通，从而准确测量电工钢片内部的磁通密度；一旦电工钢片下方有突起，使得外部骨架前方的光电传感器输出产生变化，则驱动气缸动作，使得磁场线圈和空气磁通补偿线圈远离电工钢片，待有下方突起的电工钢片通过线框后恢复正常工作，这种设计既做到了准确测量又做到了防止事故发生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。