토로이드형 분말코어의 Major B-H Loop 측정

Major B-H Loop Measurement of Toroidal Shape Magnetic Powder Core

토로이드 형태의 자성분말합금 코어의 경우 major B-H loop을 측정하기 위해서는 수십 kA/m 이상의 높은 자화력을 인가하여야 한다. 이 경우 측정과정에서 일차코일에 권선된 에나멜 동선에서 발생하는 열 때문에 측정이 매우 어렵다. 본 연구에서는 토로이드 형태의 자성분말합금 코어 major B-H loop을 직접 측정할 수 있는 장치를 설계 제작하고, 그 성능을 측정하였다. 수십 kA/m 이상의 자화력을 인가하기 위하여 최대 전류가 $100A_P$인 전력 증폭기와 측정 시간 중에 높은 전류에 의하여 코일 권선에서 발생하는 열 문제를 해결하기 위하여 실시간으로 자기 이력 곡선을 측정 할 수 있게 실시간으로 B-H 신호를 디지털신호로 변환하여 컴퓨터 소프트웨어에서 자속밀도 B 와 자화력 H 값을 계산하고, 이 값들로 부터 주요 자기 특성인 최대자속밀도 $B_{max}$, 최대 자화력 $H_{max}$, 보자력 $H_c$, 잔류자속밀도 $B_r$ 및 형상인자(FF)를 계산하여 가상계측기(VI)창으로 표시 할 수 있게 하였다. 제작된 장치를 이용하여 외경이 134 mm, 내경이 77 mm, 높이가 42 mm인 자성분말코어에 일차 코일을 직경이 1 mm인 에나멜 동선을 401회 권선하고 이차 코일을 직경이 0.2 mm인 에나멜 동선 5회 권선하여 측정을 하여 본 결과 최대 인가 자기장을 50 kA/m까지 인가하면서 자기이력곡선을 측정 할 수 있었다.

Toroidal cores made of metallic powder requires large magnetic field strength up to few decade kA/m to obtain major hysteresis loop. To overcome thermal heat generation problem from large exciting current during measurement, we have employed a real time hysteresis loop tracer which can digitize and calculate B-H signals in personal computer as real time. For example, when we magnetize specimen at 10 Hz frequency, we could display hysteresis loops 10 times per second. Using the real time hysteresis loop tracer, we could measure major hysteresis loop of toroidal shape metallic powder core at maximum flux density or maximum magnetic field strength to be measured within 5 second not to significant increasement of specimen temperature due to the heat dissipation from coil windings. For the constructed hysteresis loop tracer, we could measure hysteresis loop at magnetic field strength higher than 50 kA/m for the toroidal shape specimen.