Magnetic materials - Part 4: Methods of measurement of d.c. magnetic properties of magnetically soft materials

Describes the terminology and two measuring methods, namely: the ring method and the permeameter method. Both methods use a test specimen in a closed magnetic circuit. Description of the test equipment and the electric circuits is given. This consolidated version consists of the second edition (1995) and its amendment 1 (2000). Therefore, no need to order amendment in addition to this publication.

Matériaux magnétiques - Partie 4: Méthodes de mesure en courant continu des propriétés magnétiques des matériaux magnétiquement doux

Describes the terminology and two measuring methods, namely: the ring method and the permeameter method. Both methods use a test specimen in a closed magnetic circuit. Description of the test equipment and the electric circuits is given.  Cette version consolidée comprend la deuxième édition (1995) et son amendement 1 (2000). Il n'est donc pas nécessaire de commander l'amendement avec cette publication.

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27-Nov-2000
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Standards Content (Sample)

IEC 60404-4



Edition 2.1 2000-11



INTERNATIONAL



STANDARD



NORME
INTERNATIONALE
Magnetic materials –
Part 4: Methods of measurement of d.c. magnetic properties of magnetically soft
materials

Matériaux magnétiques –
Partie 4: Méthodes de mesure en courant continu des propriétés magnétiques
des matériaux magnétiquement doux

IEC 60404-4:1995+A1:2000

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IEC 60404-4



Edition 2.1 2000-11



INTERNATIONAL



STANDARD



NORME
INTERNATIONALE
Magnetic materials –
Part 4: Methods of measurement of d.c. magnetic properties of magnetically soft
materials

Matériaux magnétiques –
Partie 4: Méthodes de mesure en courant continu des propriétés magnétiques
des matériaux magnétiquement doux


INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CK
CODE PRIX
ICS 17.220.20; 29.030 ISBN 2-8318-5429-6

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– 2 – 60404-4 © CEI:1995+A1:2000



SOMMAIRE


Pages


AVANT-PROPOS . 6


Articles

1 Domaine d'application et objet. 8


2 Références normatives. 8

3 Détermination des caractéristiques magnétiques par la méthode du tore . 10
3.1 Objet. 10
3.2 Généralités . 10
3.3 Influence de la température sur les mesures. 10
3.4 Eprouvette . 10
3.5 Enroulements. 12
3.6 Méthodes de mesure par la méthode du tore . 14
3.6.1 Intensité du champ magnétique d'excitation . 14
3.6.2 Induction magnétique. 14
3.6.3 Branchement des appareils. 16
3.6.4 Détermination de la courbe d'aimantation normale . 16
3.6.5 Détermination d'un cycle d'hystérésis complet . 18
3.6.6 Détermination de l'induction rémanente . 20
3.6.7 Détermination du champ coercitif . 20
3.7 Incertitude par la méthode du tore . 22
4 Détermination des caractéristiques magnétiques par la méthode du perméamètre . 22
4.1 Objet. 22
4.2 Principe du perméamètre. 22
4.3 Eprouvette . 24
4.4 Méthodes de mesure par la méthode du perméamètre. 24
4.4.1 Mesure de l'intensité du champ magnétique d'excitation . 24
4.4.2 Mesure de l'induction magnétique . 26
4.4.3 Branchement des appareils. 28
4.4.4 Détermination de la courbe d'aimantation normale . 30
4.4.5 Détermination d'un cycle d'hystérésis complet . 30
4.4.6 Détermination de l'induction rémanente . 32

4.4.7 Détermination du champ coercitif . 32
4.5 Incertitude par la méthode du perméamètre. 34
5 Procès-verbal d'essai . 34
Annex A (normative) Etalonnage des bobines de mesures . 48
Annex B (informative) Méthodes d'étalonnage de l'intégrateur de flux . 52
Annex C (informative) Conditions à remplir par un système de bobines compensées
pour la mesure de J. 58

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60404-4 © IEC:1995+A1:2000 – 3 –



CONTENTS


Page


FOREWORD . 7


Clause

1 Scope and object . 9


2 Normative references. 9

3 Determination of the magnetic characteristics by the ring method . 11
3.1 Object. 11
3.2 General. 11
3.3 Effect of temperature on the measurements. 11
3.4 Test specimen . 11
3.5 Windings. 13
3.6 Methods of measurement by the ring method. 15
3.6.1 Magnetic field strength. 15
3.6.2 Magnetic flux density . 15
3.6.3 Connection of apparatus . 17
3.6.4 Determination of normal magnetization curve. 17
3.6.5 Determination of a complete hysteresis loop . 19
3.6.6 Determination of remanent flux density . 21
3.6.7 Determination of coercive field strength . 21
3.7 Uncertainty by the ring method . 23
4 Determination of the magnetic characteristics by the permeameter method. 23
4.1 Object. 23
4.2 Principle of the permeameter . 23
4.3 Test specimen . 25
4.4 Methods of measurement by the permeameter method . 25
4.4.1 Measurement of magnetic field strength. 25
4.4.2 Measurement of magnetic flux density . 27
4.4.3 Connection of apparatus . 29
4.4.4 Determination of the normal magnetization curve. 31
4.4.5 Determination of a complete hysteresis loop . 31
4.4.6 Determination of remanent flux density . 33

4.4.7 Determination of coercive field strength . 33
4.5 Uncertainty by the permeameter method. 35
5 Test report . 35
Annex A (normative) Calibration of search coils . 49
Annex B (informative) Methods of calibrating the flux integrator . 53
Annex C (informative) Requirements for the J-compensated coil system . 59

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– 4 – 60404-4 © CEI:1995+A1:2000



Pages


Figure 1 – Circuit pour la détermination des caractéristiques magnétiques par

la méthode du tore . 36

Figure 2 – Cycle d'hystérésis. 36

Figure 3 – Configuration typique d'un perméamètre de type A. 38


Figure 4 – Configuration typique d'un perméamètre de type B. 40

Figure 5 – Configuration des bobines de mesure. 44

Figure 6 – Circuit pour la détermination de la courbe d'aimantation normale et du cycle

d'hystérésis à l'aide d'un perméamètre à double culasse (échantillon en barreau). 46
Figure A.1 – Circuit pour l'étalonnage des bobines de mesure. 50
Figure B.1 – Circuit d'étalonnage de l'intégrateur de flux par la méthode de
la décharge d'un condensateur étalon . 56
Tableau 1 – Séquence des commutations nécessaires au maintien de l'éprouvette
dans un état cyclique stable . 20

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Page


Figure 1 – Circuit for the determination of the magnetic characteristics

by the ring method . 37

Figure 2 – Hysteresis loop. 37

Figure 3 – Typical arrangement of a type A permeameter. 39


Figure 4 – Typical arrangement of a type B permeameter. 41

Figure 5 – Arrangement of search coils . 45

Figure 6 – Circuit for the determination of the normal magnetization curve and

hysteresis loop of bar specimens using a double yoke permeameter . 47
Figure A.1 – Circuit for the calibration of search-coils. 51
Figure B.1 – Circuit for calibration the flux integrator by the capacitor
discharge method. 57
Table 1 – Switching sequence to maintain the test specimen in a steady cyclic state . 21

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– 6 – 60404-4 © CEI:1995+A1:2000




COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

____________


MATÉRIAUX MAGNÉTIQUES –

Partie 4: Méthodes de mesure en courant continu

des propriétés magnétiques des matériaux magnétiquement doux




AVANT-PROPOS


1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national
intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement
avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les
deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les
Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 60404-4 a été établie par le comité d'études 68 de la CEI:
Matériaux magnétiques tels qu'alliages et aciers.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition parue en 1982 et constitue une
révision technique.
La présente version consolidée de la CEI 60404-4 comprend la deuxième édition (1995)
[documents 68(BC)95 et 68/117/RVD], et son amendement 1 (2000) [documents 68/215/FDIS
et 68/217/RVD].
Le contenu technique de cette version consolidée est donc identique à celui de l'édition de

base et à son amendement; cette version a été préparée par commodité pour l'utilisateur.
Elle porte le numéro d'édition 2.1.
Une ligne verticale dans la marge indique où la publication de base a été modifiée par
l’amendement 1.
L'annexe A fait partie intégrante de cette norme.
Les annexes B et C sont données uniquement à titre d'information.
Le comité a décidé que le contenu de la publication de base et de ses amendements ne sera
pas modifié avant 2009. A cette date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.

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60404-4 © IEC:1995+A1:2000 – 7 –



INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

____________


MAGNETIC MATERIALS –


Part 4: Methods of measurement of d.c.

magnetic properties of magnetically soft materials




FOREWORD

1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International
Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the
two organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60404-4 has been prepared by IEC technical committee 68:
Magnetic alloys and steels.
This second edition cancels and replaces the first edition published in 1982 and constitutes a
technical revision.
This consolidation version of IEC 60404-4 consists of the second edition (1995) [documents
68(CO)95 and 68/117/RVD], and amendment 1 (2000) [documents 68/215/FDIS and 68/217/RVD].
The technical content is therefore identical to the base edition and its amendment and has
been prepared for user convenience.

It bears the edition number 2.1.
A vertical line in the margin shows where the base publication has been modified by
amendment 1.
Annex A forms an integral part of this standard.
Annexes B and C are for information only.
The committee has decided that the contents of the base publication and its amendments will
remain unchanged until 2009. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.

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– 8 – 60404-4 © CEI:1995+A1:2000



MATÉRIAUX MAGNÉTIQUES –


Partie 4: Méthodes de mesure en courant continu

des propriétés magnétiques des matériaux magnétiquement doux



1 Domaine d'application et objet


Cette partie de la CEI 60404 traite des méthodes de mesure en courant continu des pro-

priétés magnétiques des matériaux magnétiquement doux, en circuit magnétique fermé, en

utilisant la méthode du tore ou celle du perméamètre. L’utilisation de la méthode du tore est
adaptée pour les éprouvettes constituées d’un tore monobloc ou formé de feuilles, de même
que pour les éprouvettes constituées d’un tore obtenues par frittage.
Deux méthodes sont utilisées:
a) la méthode du tore, en particulier pour des intensités de champ d'excitation magnétique
pouvant aller jusqu'à 10 kA/m;
b) la méthode du perméamètre pour des intensités de champ d'excitation magnétique allant
de 1 kA/m à 200 kA/m.
NOTE La mesure de la coercitivité en circuit magnétique ouvert fait l'objet de la CEI 60404-7.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente partie de la CEI 60404.
Pour les références datées, les amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications
ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fondés sur la présente
partie de la CEI 60404 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les
plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la
dernière édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de la CEI et de
l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 60404-7:1982, Matériaux magnétiques – Septième partie: Méthode de mesure du champ
coercitif des matériaux magnétiques en circuit magnétique ouvert
CEI 60404-8-2:1985, Matériaux magnétiques – Huitième partie: Spécifications pour matériaux
particuliers – Section deux: Spécification des bandes magnétiques en acier allié, laminées à
froid et livrées à l'état semi-fini

CEI 60404-8-3:1985, Matériaux magnétiques – Huitième partie: Spécifications pour matériaux
particuliers – Section trois: Spécification des bandes magnétiques en acier non allié, laminées
à froid et livrées à l'état semi-fini
CEI 60404-8-4:1986, Matériaux magnétiques – Huitième partie: Spécifications pour matériaux
particuliers – Section quatre: Spécification des tôles magnétiques en acier à grains non
orientés, laminées à froid
CEI 60404-8-6:1986, Matériaux magnétiques – Huitième partie: Spécifications pour matériaux
particuliers – Section six: Matériaux métalliques magnétiquement doux
Amendement 1 (1992)

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60404-4 © IEC:1995+A1:2000 – 9 –



MAGNETIC MATERIALS –


Part 4: Methods of measurement of d.c.

magnetic properties of magnetically soft materials



1 Scope and object


This part of IEC 60404 specifies the methods of measuring the d.c. magnetic properties of

magnetically soft materials in a closed magnetic circuit using either the ring or the permea-

meter methods. The ring method is suitable for use with laminated or solid ring specimens as
well as ring specimens produced by sintering.
Two methods are used:
a) the ring method, particularly for magnetic field strengths of up to 10 kA/m;
b) the permeameter method for magnetic field strengths in the range 1 kA/m to 200 kA/m.
NOTE The measurement of coercivity in an open magnetic circuit is specified in IEC 60404-7.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this part of IEC 60404. For dated references, subsequent amend-
ments to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to
agreements based on this part of IEC 60404 are encouraged to investigate the possibility of
applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of IEC
and ISO maintain registers of currently valid International Standards.
IEC 60404-7:1982, Magnetic materials – Part 7: Method of measurement of the coercivity of
magnetic materials in an open magnetic circuit
IEC 60404-8-2:1985, Magnetic materials – Part 8: Specifications for individual materials –
Section Two: Specification for cold-rolled magnetic alloyed steel strip delivered in the semi-
processed state
IEC 60404-8-3:1985, Magnetic materials – Part 8: Specifications for individual materials –
Section Three: Specification for cold-rolled magnetic non-alloyed steel strip delivered in the
semi-processed state

IEC 60404-8-4:1986, Magnetic materials – Part 8: Specifications for individual materials –
Section Four: Specification for cold-rolled non-oriented magnetic steel sheet and strip
IEC 60404-8-6:1986, Magnetic materials – Part 8: Specifications for individual materials –
Section Six: Soft magnetic metallic materials
Amendment 1 (1992)

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– 10 – 60404-4 © CEI:1995+A1:2000



CEI 60404-8-7:1988, Matériaux magnétiques – Huitième partie: Spécifications pour matériaux

particuliers – Section sept: Spécification des tôles magnétiques en acier à grains orientés

Amendement 1 (1991)


CEI 60404-8-8:1991, Matériaux magnétiques – Partie 8: Spécifications pour matériaux

particuliers – Section 8: Spécification des tôles magnétiques extra-minces en acier pour

utilisation à moyennes fréquences


3 Détermination des caractéristiques magnétiques par la méthode du tore


3.1 Objet
Cet article décrit la méthode du tore utilisée pour déterminer la courbe d'aimantation normale
et le cycle d'hystérésis.
3.2 Généralités
Cette méthode est utilisée en particulier pour les intensités du champ magnétique d'excitation
jusqu'à 10 kA/m. Toutefois, à condition de prendre des précautions pour éviter d'échauffer
l'éprouvette, cette méthode reste valable pour des champs magnétiques plus intenses.
3.3 Influence de la température
...

Questions, Comments and Discussion

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