一種導磁材料磁特性的測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種導磁材料磁特性的測量裝置，該裝置包括兩個U型鐵芯單元和X形測試樣片，所述U型單元包括底部鐵芯、兩個側邊鐵芯、勵磁繞組、感應繞組，勵磁繞組和感應繞組分別設置在兩個側邊鐵芯上；兩個U型單元開口處相對，安裝在所述的X形測試樣片的上層和下層；通過設置所述的測量裝置的測量條件，實現了對偏置磁場下的導磁材料的磁化特性測量和在交變磁化和旋轉磁化條件下的導磁材料磁化特性測量。本發明的一種導磁材料磁特性的測量裝置，結構簡單、操作方便、測量準確，并可以指導存在磁場偏置、交變磁化及旋轉磁化等條件下的電工設備的設計與優化。
【專利說明】
-種導磁材料磁特性的測量裝置
技術領域
[0001] 本發明設及一種導磁材料磁特性測量裝置，尤其設及一種在偏置磁場下測量導磁 材料磁特性的裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，高磁感導磁材料被廣泛應用于工業生產、家用電器等領域;然而，由于導磁 材料應用場合中存在多磁場禪合的情況，且多磁場禪合本身就很復雜，研究導磁材料在多 磁場下的特性就顯得比較困難，而對其的定量分析更是難上加難。因此，研究多磁場禪合情 況下導磁材料的特性，能夠為各種存在多磁場禪合的應用場合提供依據，并對解決多磁場 禪合問題具有重要的理論和實際意義。
[0003] 偏置磁化、旋轉磁化、交變磁化等磁場，在變壓器、旋轉電機、電抗器等設備中有著 廣泛的應用。對正交偏置磁場情況下導磁材料特性的測量，需要測量兩個方向的磁學量;然 而磁學量多為導出量，需要對相應電流、電壓等參數的檢測，再利用電磁感應定律推算出相 應的磁學量。因此，構建磁場場發生裝置和明確裝置工作原理成為定量分析不同磁場下導 磁材料磁化特性的關鍵。

【發明內容】

[0004] 發明目的:本發明要解決的技術問題在于提供一種可W測量導磁材料磁特性的裝 置，該裝置不僅可W測量正交偏置磁場下導磁材料的磁特性，而且還可W測量導磁材料在 交變和旋轉磁化磁場下的磁特性。
[0005] 技術方案:一種導磁材料磁特性的測量裝置，包括兩個U型單元和被測X形樣片，U 型單元包括底部鐵忍、兩個側邊鐵忍、勵磁繞組、感應繞組，勵磁繞組和感應繞組分別設置 在兩個側邊鐵忍上;兩個U型單元開口處相對，安裝在X形測試樣片的上層和下層。
[0006] 進一步的，U型單元還包括兩個永磁體，兩個永磁體分別設置在所述U型單元的底 部鐵忍和兩個側邊鐵忍的連接處，且兩個永磁體與兩個側邊鐵忍的接觸面極性相反。
[0007] 進一步的，勵磁繞組和感應繞組應數相同，并采用多股漆包線繞制，繞制方向一 致。
[000引進一步的，X形測試樣片的夾角角度為90°。
[0009] -種導磁材料特性的測量裝置，包括兩個U型單元和X形樣片，、U型單元包括底部 鐵忍、兩個側邊鐵忍、勵磁繞組、感應繞組，、勵磁繞組和感應繞組分別設置在兩個側邊鐵忍 上，且與、兩個U型單元開口處相對，安裝在、X形樣片的上層和下層，上層U型單元還包括兩 個被測永磁體，兩個被測永磁體分別設置在U型單元的底部鐵忍和兩個側邊鐵忍的連接處， 且兩個被測永磁體與兩個側邊鐵忍的接觸面極性相反。
[0010] 進一步的，被測永磁體為稀±永磁材料。
[0011] 有益效果:本發明提供的一種導磁材料磁特性的測量裝置，該裝置通過給相勵磁 繞組中通入不同的交流電，實現對導磁材料旋轉磁化和交變磁化磁場下的特性測量；同時， 通過高性能欽鐵棚永磁體在測試樣片中產生恒定的永磁偏置磁場，再給相勵磁繞組中通入 不同的交流電，得到偏置磁場下導磁材料的磁特性關系。本發明的導磁材料磁特性測量裝 置，結構簡單、操作方便、測量準確，可W指導存在磁場偏置、交變磁化及旋轉磁化等條件下 的電工設備的設計與優化。
【附圖說明】
[0012] 圖1為測試導磁材料特性的裝置結構示意圖；
[0013] 圖2為測試偏置磁場下導磁材料特性的裝置結構示意圖；
[0014] 圖3為測試樣片中偏置磁場下磁場強度和磁感應強度矢量合成示意圖；
[0015] 圖4為測量正交磁場下導磁材料特性測量裝置的結構示意圖；
[0016] 圖5為測試樣片中正交偏置磁場下磁場強度和磁感應強度矢量合成示意圖；
[0017] 圖6為測試永磁材料磁化特性的裝置結構示意圖；
[001引圖中，1-1為上層勵磁繞組，1-2為上層感應繞組，3為測試樣片，2-1為第一永磁體， 2-2為第二永磁體，4-1為上層第一側邊鐵忍，4-2為上層第二側邊鐵忍，5為第一底部鐵忍， 6-1為下層勵磁繞組，6-2為下層感應繞組，7-1為第Ξ永磁體，7-2為第四永磁體，8-1為下層 第一側邊鐵忍，8-2為下層第二側邊鐵忍，9為第二底部鐵忍。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0020] 實施例1:如圖1所示的一種導磁材料磁特性的測量裝置，其特征在于，包括兩個U 型單元和測試樣片，所述U型單元包括底部鐵忍、兩個側邊鐵忍、勵磁繞組和感應繞組，兩個 側邊鐵忍上分別繞制勵磁繞組和感應繞組，其繞制方向一致;測試樣片為X形結構，X形結構 的四個端點依順時針方向依次為端點A，端點B，端點C和端點D，兩個U型單元開口處相對的 分別安裝在X形測試樣片的上層和下層。
[0021 ]具體的，上層U型單元包括第一底部鐵忍5，上層第一側邊鐵忍4-1和第二側邊鐵忍 4-2;所述第一底部鐵忍5的一端與第一側邊鐵忍4-1的一端粘接并垂直，第一側邊鐵忍4-1 的另一端與X形結構的端點A粘接;所述第一底部鐵忍5的另一端與上層第二側邊鐵忍4-2的 一端粘接垂直，上層第二側邊鐵忍4-2的另一端與X形結構的端點C粘接。下層U型單元包括 第二底部鐵忍9，下層第一側邊鐵忍8-1和下層第二側邊鐵忍8-2;第二底部鐵忍9的一端與 下層第一側邊鐵忍8-1的一端粘接并垂直，下層第一側邊鐵忍8-1的另一端與X形結構的端 點B粘接;所述第二底部鐵忍9的另一端與下層第二側邊鐵忍8-2粘接并垂直，下層第二側邊 鐵忍8-2的另一端與X形結構的端點D粘接。在所述上層第一側邊鐵忍單元4-1上繞制有上層 勵磁繞組1-1，所述上層第二側邊鐵忍4-2上繞制有上層感應繞組1-2;所述下層第一側邊鐵 忍8-1上繞制有下層勵磁繞組6-1，所述下層第二側邊鐵忍8-2上繞制有下層感應繞組6-2。 所述的上層和下層勵磁繞組W及上層和下層感應繞組均采用多股漆包線并繞繞制。
[0022] 如圖1所示，測量X形導磁材料的磁化特性，將所述測試裝置中的上層第一永磁體 2-1、上層第二永磁體2-2、下層第一永磁體7-1和第二永磁體7-2取下，即可通過該裝置。具 體工作過程如下：
[0023] 當向上層勵磁繞組中通入交流電，下層勵磁繞組不通電時，測試樣片中將產生交 變的磁場;此時，上層感應繞組中將產生感應電動勢，通過檢測該感應電動勢及通入繞組中 的電流，即可根據法拉第電磁感應定律和安培環路定律，可W計算得到相應的磁場強度和 磁感應強度數據;通過調整勵磁繞組中的電流的相位、幅值和頻率可W得到不同交變磁化 下的導磁材料的磁化特性。
[0024] 當向上層勵磁繞組和下層勵磁繞組中通入同頻率、同相位、同幅值的交流電時，測 試樣片中將產生旋轉變化的磁場;此時，上層感應繞組和下層感應繞組中均將產生感應電 動勢，通過檢測該感應電動勢及通入繞組中的電流，即可根據法拉第電磁感應定律和安培 環路定律，可W計算得到相應的磁場強度和磁感應強度數據;通過調整勵磁繞組中的電流 的相位、幅值和頻率可W得到不同旋轉變化磁化下的導磁材料的磁化特性。所述的導磁材 料為娃鋼片、碳鋼、鐵氧體、非晶合金等。
[0025] 實施例2:-種導磁材料磁特性的測量裝置，用于測量永磁偏置磁場下導磁材料磁 特性，如圖2所示，與實施例1的區別在于所述U形單元還包括兩個永磁體，所述兩個永磁體 分別設置在所述U型單元的底部鐵忍和兩個側邊鐵忍的連接處，且兩個永磁體與兩個側邊 鐵忍的接觸面極性相反。
[00%]具體的，所述第一底部鐵忍5的一端與第一永磁體2-1的討及粘接，上層第一側邊鐵 忍4-1與第一永磁體2-1的咐及粘接，并與第一底部鐵忍5垂直;所述第一底部鐵忍5的另一端 與第二永磁體2-2的咐及粘接，上層第二側邊鐵忍4-2與第二永磁體2-2的S極粘，接并與第一 底部鐵忍5垂直。下層U型單元包括第二底部鐵忍9,下層第一側邊鐵忍8-1和下層第二側邊 鐵忍8-2;第二底部鐵忍9的一端與第Ξ永磁體7-1的S極粘接，下層第一側邊鐵忍8-1與第Ξ 永磁體7-1的N極粘接，并與第二底部鐵忍9垂直;所述第二底部鐵忍9的另一端與第四永磁 體7-2的N極粘接，下層第二側邊鐵忍8-2與第四永磁體7-2的S極粘接，并與第二底部鐵忍9 垂直。其工作過程如下：
[0027]當上層勵磁繞組1-1和下層勵磁繞組6-1中沒有電流通過時，四塊永磁體在X形測 試樣片3中產生恒定的偏置磁場;第一永磁體2-1和第二永磁體2-2產生的磁場強度為化1，第 Ξ永磁體7-1和第四永磁體7-2產生的磁場強度為化2。
[00%]當給上層勵磁繞組1-1和下層勵磁繞組6-1中通入交流電時，上層勵磁繞組1-1線 圈中產生電勵磁磁場強度為化，其磁感應強度為Bi，下層勵磁繞組6-1中產生的磁場強度為 出，其磁感應強度為化。此時，在上層感應線圈1-2中產生反電動勢El，磁場強度為Hti，其磁感 應強度為Bti;下層感應線圈6-2中產生反電動勢E2，磁場強度為出2，其磁感應強度為Bt2。
[0029] 根據安培環路定律:《Hdl=Ni和法拉第電磁感應定律S = ，實測得到反電動勢 El和E2，可W計算出磁場強度出和出W及磁感應強度Bti和Bt2，由于永磁體的磁特性已知，其 磁場強度分別為化謝化2,磁感應強度為BPI和化2。那么，在測試樣片中某一方向上的磁場強 度和感應強度合成矢量如圖3所示。根據該合成矢量可W得到合成方向上的磁場強度出和 磁感應強度值Bi。通過調整通入勵磁繞組中的電流的幅值、相位和頻率，可W繪制偏置磁場 下導磁材料的磁化特性曲線;通過選用不同厚度不同材料的永磁體可W得到不同大小的偏 置磁場，進而實現不同偏置磁場程度下導磁材料磁特性的測量。
[0030] X形測試樣片還可為角度垂直的十字型樣片，裝置圖與磁場強度和感應強度合成 矢量分別如圖4、圖5所示，具體包括W下測試步驟：
[0031] 1)上、下層勵磁繞組和上、下層感應繞組應數均為N，永磁體截面積為Sp，磁化方向 長度為Ip長度，U型鐵忍磁路平均長度為1，測試樣片截面積St，測試樣片平均磁路長度為It; 同時，測量永磁體磁化特性曲線；
[0032] 2)分別給所述上層勵磁繞組和所述下層勵磁繞組中通入幅值、相位或頻率不同的 交流電；上層勵磁繞組線圈中產生電勵磁磁場強度為化，其磁感應強度為Bi;下層勵磁繞組 線圈中產生電勵磁磁場強度為此，其磁感應強度為B2;此時，上層和下層感應線圈中將產生 反電動勢；采集上層勵磁繞組電流和下層勵磁繞組電流值，W及上層感應繞組的反電動勢 El和下層感應繞組的反電動勢E2;
[0033] 3)根據安培環路定律
計算出電勵磁磁場強度出和也;經過矢量合成得 到測試樣片中的磁場強度出W及出和出的夾角口 1;同時，根巧
巧〇=BXSt，得到的 磁感應強度Bi和化，并根據矢量合成得到測試樣片中的磁場強度Bi和角度口2;
[0034] 4)改變上層和下層勵磁繞組電流的幅值相位頻率，得到一系列化ι，αι)和(Βι，α2) 值，根據運一系列的值可W得到正交偏置下的磁化特性曲線。具體有下述幾種改變上層和 下層勵磁繞組電流的幅值相位頻率的方法
[0035] 上層和下層勵磁繞組通入的電流還可W為如下情形：
[0036] 保持上層和下層勵磁繞組電流的幅值相位、頻率相同，使幅值變化；
[0037] 保持上層和下層勵磁繞組電流的幅值、相位相同，使頻率變化；
[0038] 保持上層和下層勵磁繞組電流的幅值、頻率相同，使相位變化；
[0039] 保持上層和下層勵磁繞組電流的幅值相同，使相位和頻率變化；
[0040] 保持上層和下層勵磁繞組電流的相位相同，使幅值和頻率變化；
[0041 ]保持上層和下層勵磁繞組電流的頻率相同，使相位和幅值變化。
[0042] 交流電幅值范圍為10V~280V，頻率范圍為20化~1000化，相位角范圍0°~180°， 并繪制此范圍內正交磁場偏置條件下的導磁材料磁化特性曲線。
[0043] 實施例3 : -種導磁材料磁特性的測量裝置，用于測量永磁材料磁特性，如圖6所 示；與實施例2的區別在于，將所述測試裝置中的下層第一永磁體7-1和第二永磁體7-2取 下，并將上層第一永磁體和上層第二永磁體換為被測永磁材料(包括稀±永磁材料等硬磁 材料），即可通過該裝置測量稀±永磁磁性材料的磁化特性;具體工作過程如下：
[0044] 當向上層勵磁繞組中通入直流電，下層繞組不通電，并不斷調整直流電的大小及 方向，即可W在上層繞組中產生對測試永磁體去磁和增磁的磁場;在改變繞組電流大小的 同時，在上層繞組中產生感應電動勢，根據該感應電動勢可W得到磁感應強度差值ΔΒ。再 根據法拉第電磁感應定律和安培環路定律，可W計算得到磁場強度和磁感應強度數據，最 后對測得的數據進行整理即可繪制出被測永磁材料的磁滯回線。
[0045] W上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可W做出若干改進和潤飾，運些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種導磁材料磁特性的測量裝置，其特征在于，包括兩個U型單元和被測X形樣片，所 述U型單元包括底部鐵芯、兩個側邊鐵芯、勵磁繞組、感應繞組，所述的勵磁繞組和感應繞組 分別設置在兩個側邊鐵芯上;所述的兩個U型單元開口處相對，安裝在所述的X形測試樣片 的上層和下層。2. 根據權利要求1所述的導磁材料磁特性的測量裝置，其特征在于，所述U型單元還包 括兩個永磁體，所述的兩個永磁體分別設置在所述U型單元的底部鐵芯和兩個側邊鐵芯的 連接處，且兩個永磁體與兩個側邊鐵芯的接觸面極性相反。3. 根據權利要求1所述的導磁材料磁特性的測量裝置，其特征在于，所述的勵磁繞組和 感應繞組匝數相同，并采用多股漆包線繞制，繞制方向一致。4. 根據權利要求1所述的導磁材料磁特性的測量裝置，其特征在于，所述的X形測試樣 片的夾角角度為90°。5. -種導磁材料特性的測量裝置，其特征在于，包括兩個U型單元和X形樣片，所述U型 單元包括底部鐵芯、兩個側邊鐵芯、勵磁繞組、感應繞組，所述的勵磁繞組和感應繞組分別 設置在兩個側邊鐵芯上，且與所述的兩個U型單元開口處相對，安裝在所述X形樣片的上層 和下層，所述上層U型單元還包括兩個被測永磁體，所述兩個被測永磁體分別設置在U型單 元的底部鐵芯和兩個側邊鐵芯的連接處，且兩個被測永磁體與兩個側邊鐵芯的接觸面極性 相反。6. 根據權利要求5所述的導磁材料特性的測量裝置，其特征在于，所述被測永磁體為稀 土永磁材料。
【文檔編號】G01R33/02GK105842639SQ201610420685
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月14日
【發明人】付興賀, 徐磊, 丁超, 林明耀, 劉凱
【申請人】東南大學