一种可拆卸的多档弹性应力单片法磁性能测试夹具的制作方法

本发明涉及到铁磁材料磁性能测试技术领域，尤其涉及到一种可拆卸的多档弹性应力单片法磁性能测试夹具，进行单片法磁性能测试的夹具，用弹性应力来表征残余应力对试样磁性能的影响。

背景技术：

节能、环保是当今世界汽车工业发展的主题之一。随着电机在新能源汽车上的广泛应用，其核心元件电机定子、转子的电磁性能受到越来越多的关注。电机定子处于交变外磁场中，其磁化的磁感应强度b的变化会滞后于外磁场强度h的变化，也就是通常所说的磁滞现象。从能量的角度来讲，磁滞现象的存在实则是能量的消耗，因此，准确预测铁磁材料尤其是硅钢等磁性能元件的磁滞损耗是当今学术界和工程界关注的重要问题之一。

预测磁滞损耗的关键在于准确描述材料的磁化曲线—b-h曲线，基于物理的经典jile-atherton磁滞理论能够较好的描述理想铁磁材料的磁化曲线。实验上，单片法是目前最常用的测试方法之一，其测试原理大致为磁轭铁与试样构成了回路，试样上缠绕的激磁线圈通一定频率的交变电流，产生交变磁场，由于磁轭铁的磁阻远远小于空气的磁阻，因此磁通几乎全部通过磁轭铁。同时，在靠近试样表面的位置存在测试线圈，分别测试外磁场强度h和磁感应强度b。而对于实际的电机定子，在制造过程中，引入的残余应力对于磁滞损耗有着很大的影响，用弹性应力来表征残余应力是目前最通用的做法。虽然目前已有能够在线测试含残余应力的测试方法，但是仍然存在一些问题：一方面，在线测试设备通常只有50-70mpa的量程，而实际的电工钢冲裁引入的残余应力高达200-300mpa，所以一般的在线测试设备不能满足我们的测试需要；另一方面，在线测试设备通常比较复杂，成本高昂。因此设计一个适合简单易操作的单片法测试的、能够施加不同水平的弹性拉力的夹具十分有必要。

经过对现有专利的检索发现，目前暂未有相关适合单片法测试能够提供不同水平的弹性应力的夹具。亟需开发一种能够利用单片法测试仪器并实现多水平弹性应力的磁性能测试方法。如何适应单片法测试仪器内部相对较复杂的结构、如何快速简便的实现多个水平的弹性应力的恒定加载是我们夹具设计关注的重点。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可拆卸的多档弹性应力单片法磁性能测试夹具，在电工钢单片法测试的基础上，施加不同水平的拉应力，来获得只含残余应力的单片电工钢试样的磁化曲线，以便进行研究残余应力对于磁滞损耗的影响。同时由于单片法测试仪器内部构造的限制，所设计的夹具需要做成可拆卸式，方便测试。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种可拆卸的多档弹性应力单片法磁性能测试夹具，包括主框架、主框架盖板、位于试样端部的固定夹板和活动夹头以及活动夹板、弹簧座、压缩弹簧。

其中，所述主框架拆分为左侧主框架、右侧主框架、下主框架，所述主框架设置有多个不同的装配孔，所述装配孔的间距与所述压缩弹簧的劲度系数相匹配；所述左侧主框架和所述右侧主框架从单片法测试仪器的试样放置处的两侧穿入，通过前端的螺栓紧固，所述下主框架在末端通过不同的螺栓孔与所述左侧主框架和右侧主框架装配在一起，所述螺栓孔间距要大于试样的宽度。

试样的一端在所述左侧主框架和所述右侧主框架的前端处，使用所述固定夹板通过螺栓压紧，所述活动夹板和所述活动夹头夹紧试样的另一端；所述活动夹头的末端穿过所述下主框架与所述弹簧座装配。

上述技术方案中，所述活动夹头沿着所述左侧主框架和所述右侧主框架的侧部的轨道滑动，当反方向将螺栓旋出之后，被压缩的压缩弹簧会推动弹簧座，进而通过所述活动夹头沿着试样的长度方向施加弹性应力。

上述技术方案中，所述活动夹头的压紧面和所述左侧主框架以及所述右侧主框架前端的压紧面在同一个平面内。

上述技术方案中，通过螺栓将设置在弹簧座和下主框架之间的两根弹簧进行压缩，直至所述活动夹头的末端和所述弹簧座接触，试样的端面接触所述活动夹头的侧面。

上述技术方案中，所述两根弹簧的中心线在试样平面内，并且在试样中心线两侧呈对称分布。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明是可拆卸式，能够方便的应用在单片法测试仪器上，同步进行仅含残余应力的电磁性能测试。

本发明能够较方便地实现多个水平的弹性应力的加载，并且弹性应力的计算是通过弹簧的压缩量与其劲度系数来实现的，相比于其他的设备更加方便快捷。

本发明的弹性应力的加载力在试样所在平面内沿着试样的长度方向，避免了侧向摩擦力的影响。

本发明通过摩擦力将试样端部夹紧，不需要在试样端部开孔，更加方便。

本发明适合不同厚度的电工钢薄片的测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明与单片法测试仪器安装示意图；

图2为本发明的整体装配结构图；

图3为本发明的主框架前端安装示意图；

图4为本发明的主框架多组装配孔示意图；

图5为本发明的活动夹头与导轨相对位置图；

图6为本发明的试样与活动夹头侧面相对位置图；

图7为本发明的试样端部夹紧示意图；

图8为本发明的弹簧压缩以及供力系统图；

图中：1-左侧主框架；2-右侧主框架；3-下主框架；4-主框架盖板；5-活动夹头；6-弹簧座；7-活动夹板；8-固定夹板；9-单片法测试仪器；10-试样。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明与单片法测试仪器安装示意图，图2为本发明的整体装配结构图；本发明为一种可拆卸的多档弹性应力单片法磁性能测试夹具，包括主框架、主框架盖板4、位于试样端部的固定夹板8和活动夹头5以及活动夹板7、弹簧座6、压缩弹簧等。

图3为本发明的主框架前端安装示意图；如图3所示，主框架拆分为左侧主框架1、右侧主框架2、下主框架3，所述主框架设置有多个不同的装配孔；所述左侧主框架1和所述右侧主框架2从单片法测试仪器9的试样放置处的两侧穿入，通过前端的螺栓紧固，下主框架3在末端通过不同的螺栓孔与所述左侧主框架1和右侧主框架2装配在一起。夹具的主框架拆分为三部分，为了方便从试样两端穿过进行装配，在测试的过程中，也是通过主框架的不同装配长度来实现不同水平的弹性应力的加载。主框架的不同装配孔的间距应该与弹簧的劲度系数相匹配，以达到合适的应力水平。

图4为本发明的主框架多组装配孔示意图；如图4所示，夹具的不同水平的弾性应力的施加也是通过主框架的不同装配孔来实现。不同的装配孔能够改变弹簧释放后最终的长度，来实现不同水平的弹性应力。

图5为本发明的活动夹头与导轨相对位置图，如图5所示，活动夹头5可以沿着主框架的左侧主框架1和右侧主框架2侧部的导轨滑动，保证了弹性应力的加载在试样平面内并且沿着试样的长度方向。当反方向将长螺栓旋出之后，被压缩的弹簧会推动弹簧座6，进而通过活动夹头5沿着试样的长度方向施加一个弹性应力。螺栓还可以对弹簧起限位引导作用。

图6为本发明的试样与活动夹头侧面相对位置图；本发明采用的试样10规格为140*30mm²，比国标试样100*30mm²长40mm，试样10放入单片法测试仪器9后前后端分别余出20mm。试样10的一端在所述左侧主框架1和所述右侧主框架2的前端处，使用所述固定夹板8通过螺栓压紧，所述活动夹板7和所述活动夹头5夹紧试样10的另一端；所述活动夹头7的末端穿过所述下主框架与所述弹簧座6装配。

图7为本发明的试样端部夹紧示意图；如图7所示，为了方便实验制样，夹紧螺栓孔间距要大于试样10的宽度，依靠摩擦力来达到夹紧的效果，在夹紧试样的时候不需要在试样上进行开孔。由于夹具需要达到的力并不是特别大，因此公称直径3-4mm的螺栓能够提供足够的压紧力来实现一定的摩擦力。

本发明所采用的两根弹簧的中心线在试样平面内，并且在试样中心线两侧呈对称分布，确保了加载的过程中，不会产生过大的侧向摩擦力。弹簧的劲度系数事先在单向拉伸试验机上进行标定力-位移曲线，通过测量弹簧释放后的长度来确定夹具提供的加载力大小。

图8为本发明的弹簧压缩以及供力系统图；如图8所示，通过螺栓将设置在弹簧座6和下主框架3之间的两根弹簧进行压缩，直至弹簧座6和活动夹头末端刚好接触为止，此时要确保试样10的端面刚好接触活动夹头5的侧面。先将弹簧座6和活动夹头5的末端，通过紧固螺栓连接在一起，然后用活动夹板7和活动夹头将试样的另一端夹紧。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。