一种高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置

1.本实用新型属于磁测量技术领域，具体涉及一种高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置。


背景技术：

2.一般的永磁材料室温与高温磁性能测试均是使用电磁铁作为闭磁路磁化装置进行测试。目前比较好的铁钴合金制造的极头，其饱和磁极化强度也只能达到2.45t，即电磁铁产生的最大磁场只能达到1950ka/m，难以对内禀矫顽力(hcj)超过2000ka/m的新能源车用稀土永磁体进行饱和磁化，使得测量结果存在较大的误差甚至测量根本无法进行，所以对于这类高矫顽力永磁材料必须采用能够产生更高磁场强度的测量方法。
3.gb/t29628-2013中指出，永磁脉冲测量方法的原理图见附图1所示，现有的永磁脉冲测量装置包括磁场发生器、磁极化强度和磁场强度测试线圈、数据采集和数字化设备及数据处理软件，该装置可以获得16000～24000ka/m的高磁场，能够解决目前对于内禀矫顽力高于2000ka/m的稀土永磁体无法准确测量的问题；但是现有的永磁脉冲测量装置仅适用于室温条件下，而稀土永磁体通常工作在较高的温度环境，其高温磁性能变化是决定永磁体制成的电动机和发电机等仪器设备工作性能的重要参数，所以亟待开发能够实现稀土永磁高温磁性能脉冲测量的技术和方法。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置，能够测量高矫顽力永磁材料从室温到高温(约240℃)不同温度环境下的磁性能，进而精确计算得出该磁体不同温度磁性能特性与温度系数变化。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置，包括磁场发生器、测量线圈、数据采集和数字化设备及数据处理软件系统，还包括加热系统和温度调节控制系统，所述加热系统用于加热磁场发生器的磁化线圈、测量线圈和位于测量线圈中的永磁材料试样，所述温度调节控制系统用于调节控制所述加热系统的温度。
7.进一步地，所述的高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置，所述加热系统包括加热油浴箱、调温油浴箱、循环泵和管路，磁场发生器包括连接在一起的脉冲电源和磁化线圈；所述测量线圈放置于所述磁化线圈内并与之同轴设置，所述永磁材料试样放置于所述测量线圈的中心处，所述磁化线圈、测量线圈和永磁材料试样放置于所述加热油浴箱内，所述加热油浴箱与所述调温油浴箱通过所述管路连通，所述管路上设有所述循环泵，所述加热油浴箱与所述调温油浴箱以合成导热油作为热媒介质，所述调温油浴箱中设有电热棒。
8.进一步地，所述的高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置，所述温度调节控制系统包括温度调节控制组件、pt100热电阻测温元件和导线，pt100热电阻测温元件设置在所述加热油浴箱中，所述温度调节控制组件通过所述导线与pt100热电阻测温元件、电热棒及
数据处理软件系统相连。
9.进一步地，所述的高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置，所述加热油浴箱和调温油浴箱由非铁磁性材料制成。
10.上述高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置，其工作过程包括如下步骤：
11.1)将磁化线圈、位于磁化线圈内部并与之同轴的测量线圈以及位于测量线圈中心的永磁材料试样均固定设置在加热油浴箱中；
12.2)将循环泵设置为“注入”模式并启动，使调温油浴箱中的合成导热油通过管路流入加热油浴箱中，并将磁化线圈、测量线圈及永磁材料试样完全浸泡；液位超过加热油浴箱高位溢流口的合成导热油会沿管路回流到调温油浴箱中，保持合成导热油注入和回流连续不断；
13.3)在温度调节控制系统中设置测试温度t1，并启动温度调节控制系统；温度调节控制系统根据检测到的合成导热油实际温度t与测试温度t1进行比较运算，输出适当指令使调温油浴箱中的电热棒开始工作，提高合成导热油温度至测试温度t1，然后保持恒温状态10～20分钟，保证永磁材料试样与合成导热油温度完全一致；
14.4)启动脉冲电源充电，待脉冲电源的电容器组充电饱和后，开启脉冲电源的半导体控制电路，使电容器组按正弦波形放电，脉冲电源的脉冲电流流经磁化线圈产生的正弦波形变化磁化场，先将永磁材料试样饱和磁化；脉冲电源的脉冲电流转为负半周后，反向流动产生退磁场，使永磁材料试样完成退磁；在永磁材料试样饱和磁化和退磁全过程中，测量线圈的磁极化强度测量线圈(j线圈)和磁场强度测量线圈(h线圈)同步感应检测出永磁材料试样的磁极化强度和永磁材料试样所处位置的磁场强度，并绘制出当前测试温度t1下的j-h磁滞回线；
15.5)将测试温度设定为t2，重复步骤3)和步骤4)，测出测试温度t2下的j-h磁滞回线；
16.6)将循环泵转换为“抽油”模式，使加热油浴箱中的合成导热油通过管路回流到调温油浴箱中；打开加热油浴箱箱盖，取出永磁材料试样；
17.7)根据不同温度的j-h磁滞回线进行数据处理，计算得出永磁材料试样在t1和t2不同测试温度的磁性能特性与温度系数变化。
18.本实用新型的有益效果为：
19.1、本实用新型能够测量高矫顽力永磁材料从室温到高温不同温度环境下的磁性能，进而精确计算得出该磁体不同温度磁性能特性与温度系数变化；解决现阶段因电磁铁极头材料饱和磁极化强度较低而难以对内禀矫顽力(h
cj
)大于2000ka/m以上材料进行饱和磁化并获得准确测量结果的技术难题。
20.2、加热油浴箱中的合成导热油与调温油浴箱中的合成导热油通过管路连通并可在循环泵作用下能够充分循环流动。
21.3、加热油浴箱与调温油浴箱中的合成导热油温度由pt100热电阻测温元件、电热棒、温度调节控制组件共同检测、调节与控制。
22.4、磁化线圈、测量线圈以及永磁材料试样均固定在加热油浴箱中并完全被合成导热油浸泡，试样和线圈的温度均随合成导热油温度增减而增减。
附图说明
23.图1为gb/t29628-2013中永磁脉冲测量方法的原理图；
24.图2为高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置示意图。
具体实施方式
25.如图2所示，一种高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置，包括磁场发生器、测量线圈3、数据采集和数字化设备及数据处理软件系统，还包括加热系统和温度调节控制系统，所述加热系统用于加热磁场发生器的磁化线圈2、测量线圈3和位于测量线圈中的永磁材料试样4，所述温度调节控制系统用于调节控制所述加热系统的温度。
26.所述加热系统包括加热油浴箱5、调温油浴箱6、循环泵7和管路8，所述加热油浴箱5和调温油浴箱6由非铁磁性材料制成；磁场发生器包括连接在一起的脉冲电源1和磁化线圈2；所述测量线圈3放置于所述磁化线圈2内并与之同轴设置，所述永磁材料试样4放置于所述测量线圈3的中心处，所述磁化线圈2、测量线圈3和永磁材料试样4放置于所述加热油浴箱5内，所述加热油浴箱5与所述调温油浴箱6通过所述管路8连通，所述管路8上设有所述循环泵7，所述加热油浴箱5与所述调温油浴箱6以合成导热油作为热媒介质，所述调温油浴箱6中设有电热棒9。
27.所述温度调节控制系统包括温度调节控制组件10、pt100热电阻测温元件11和导线，pt100热电阻测温元件11设置在所述加热油浴箱5中，所述温度调节控制组件10通过所述导线与pt100热电阻测温元件11、电热棒9及数据处理软件系统相连。
28.上述高矫顽力永磁材料高温磁性能测量装置，其工作过程包括如下步骤：
29.1)将磁化线圈2、位于磁化线圈2内部并与之同轴的测量线圈3以及位于测量线圈3中心的永磁材料试样4均固定设置在加热油浴箱5中；
30.2)将循环泵7设置为“注入”模式并启动，使调温油浴箱6中的合成导热油通过管路8流入加热油浴箱5中，并将磁化线圈2、测量线圈3及永磁材料试样4完全浸泡；液位超过加热油浴箱5高位溢流口的合成导热油会沿管路8回流到调温油浴箱6中，保持合成导热油注入和回流连续不断；
31.3)在温度调节控制系统中设置测试温度t1，并启动温度调节控制系统；温度调节控制系统根据检测到的合成导热油实际温度t与测试温度t1进行比较运算，输出适当指令使调温油浴箱6中的电热棒9开始工作，提高合成导热油温度至测试温度t1，然后保持恒温状态10～20分钟，保证永磁材料试样4与合成导热油温度完全一致；
32.4)启动脉冲电源1充电，待脉冲电源1的电容器组充电饱和后，开启脉冲电源1的半导体控制电路，使电容器组按正弦波形放电，脉冲电源1的脉冲电流流经磁化线圈2产生的正弦波形变化磁化场，先将永磁材料试样4饱和磁化；脉冲电源1的脉冲电流转为负半周后，反向流动产生退磁场，使永磁材料试样4完成退磁；在永磁材料试样4饱和磁化和退磁全过程中，测量线圈3的磁极化强度测量线圈(j线圈)和磁场强度测量线圈(h线圈)同步感应检测出永磁材料试样4的磁极化强度和永磁材料试样4所处位置的磁场强度，并绘制出当前测试温度t1下的j-h磁滞回线；
33.5)将测试温度设定为t2，重复步骤3)和步骤4)，测出测试温度t2下的j-h磁滞回线；
34.6)将循环泵7转换为“抽油”模式，使加热油浴箱5中的合成导热油通过管路8回流到调温油浴箱6中；打开加热油浴箱5箱盖，取出永磁材料试样4；
35.7)根据不同温度的j-h磁滞回线进行数据处理，计算得出永磁材料试样4在t1和t2不同测试温度的磁性能特性与温度系数变化。