专利名称：磁性材料旋转磁化特性测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁性材料测量领域，尤其涉及一种磁性材料旋转磁化特性测量装置。
背景技术：
电机材料的选择是电机设计的一个重要因素，如果材料选择不当，很可能会对电机的性能产生很大的影响，而材料选择的依据在于电磁材料在交变和旋转磁化下表现出的导磁与铁损耗特性。与交变磁化不同，旋转磁化时，磁化场的幅值和方向随着时间变化。这种旋转磁化存在于旋转电机的轭部以及T形连接的多相变压器中，而且呈现出与交变磁化完全不一样的外在特性。然而，现有的磁性材料测量方法和装置通常仅是针对磁性材料在交变磁化条件下的性能，比如采用爱泼斯坦方圈法以及环形样件法等，而对于旋转磁化，并没有一个标准的测量方法。在没有充分认识其物理机理之前，有必要对磁性材料在旋转磁化条件下的外在特性进行研究，以便于某些处于旋转磁化场下电磁设备的优化设计与分析。因此，亟待提供一种改进的磁性材料旋转磁化特性测量装置以克服上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种可以自动准确测量电磁材料的旋转磁化特性的磁性材料旋转磁化特性测量装置。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁性材料旋转磁化特性测量装置，其包括测试样片、测量和控制模块、以及用于产生旋转磁场的旋转磁化机构，所述测试样片位于所述旋转磁场中，所述测量和控制模块包括设置在所述测试样片上的测量元件、对所述测量元件测得的磁场强度和磁感应强度数据进行处理分析以获取所述测试样片的旋转磁化特性的计算机处理单元。本发明的磁性材料旋转磁化特性测量装置通过旋转磁化机构形成旋转磁场，然后通过测量元件测量旋转磁场中的测试样片的磁场强度和磁感应强度，计算机处理单元根据测得的磁场强度和磁感应强度数据计算得到旋转磁化下的磁滞与铁耗性能数据，进而可以指导电机等其它电工设备的优化设计。该磁性材料旋转磁化特性测量装置结构简单、测量方便、易于实现。本发明较好的技术方案是所述旋转磁场为圆形或椭圆形，所述测量元件设置在所述测试样片的中心区域，以保证测量区磁场方向的一致性及磁密分布的均勻性。所述旋转磁化装置包括两个相互垂直的激磁绕组、用于向所述激磁绕组供电以控制所述激磁绕组的磁密波形的供电模块以及设于所述激磁绕组外围的磁轭，所述测试样片位于所述激磁绕组的中心且与所述激磁绕组垂直，通过控制所述激磁绕组的磁密波形为正弦从而形成两个水平面上相互垂直的正弦激磁场，通过控制激磁场的相位和幅值就可以获得圆形或椭圆形的旋转磁场。所述磁轭与所述激磁绕组之间最好存在气隙，以便于控制磁密波形，避免非线性的影响。
本发明优选的技术方案是所述供电模块包括功率放大器，所述计算机处理单元根据测得的磁场强度和磁感应强度数据控制所述功率放大器提供给所述激磁绕组的电压， 也就是说，通过反馈的数据进一步控制激磁绕组产生的磁密波形。本发明更优选的技术方案是所述测量元件为感应线圈，所述测试样片的中心区域开设有用于安装所述感应线圈的孔，采用感应线圈测量便于安装。进一步地，所述感应线圈最好为均勻绕有圆环的线圈，采用该线圈测量磁场强度精度高。所述测量元件也可以为霍尔探头。所述激磁绕组包括多根并列绕行的漆包线。通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
图1为本发明磁性材料旋转磁化特性测量装置一个实施例的结构示意图。图2为图1所示磁性材料旋转磁化特性测量装置的旋转磁化机构的结构示意图。图3为图2所示旋转磁化机构中的测试样片的放大结构示意图。图4为图3所示测试样片上设置测量元件后的结构示意图。
具体实施例方式现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种可以自动准确测量电磁材料的旋转磁化特性的磁性材料旋转磁化特性测量装置。下面将结合附图详细阐述本发明实施例的技术方案。如图1和图2所示，本实施例的磁性材料旋转磁化特性测量装置包括测试样片1、测量和控制模块2、以及用于产生旋转磁场的旋转磁化机构3，所述测试样片1位于所述旋转磁场中，所述测量和控制模块2包括设于所述测试样片中心区域的测量元件、对所述测量元件测得的磁场强度(Hx，Hy)和磁感应强度(Bx，By)数据进行处理分析以获取所述测试样片1的旋转磁化特性的计算机处理单元21。 显然，所述测量元件测得的磁场强度(Hx，Hy)和磁感应强度(Bx，By)经过A/D转换卡22进行模数转换后发送给计算机处理单元21进行处理分析，此为本领域技术人员熟知， 在此省略详细描述。具体地，本实施例的所述旋转磁化装置包括两个相互垂直的激磁绕组32(绕行方向与XZ平面平行的激磁绕组32a和绕行方向与YZ平面平行的激磁绕组32b)、用于向所述激磁绕组32供电以控制所述激磁绕组32的磁密波形的供电模块31以及设于所述激磁绕组32外围的磁轭33，所述测试样片1位于所述激磁绕组32的中心且与所述激磁绕组32垂直，即位于XY平面。控制所述激磁绕组32的磁密波形即可以形成两个水平面上相互垂直的正弦激磁场。具体地，通过控制激磁场的相位和幅值，比如控制所述激磁绕组32的磁密波形为正弦、X方向的激磁绕组32a和Y方向的激磁绕组32b对应的磁密相位差为90度， 就可以获得圆形或椭圆形的旋转磁场。所述磁轭33与所述激磁绕组32之间最好存在气隙 34，以便于控制磁密波形，避免非线性的影响。作为本发明的优选实施例，如图1所示，所述供电模块31包括功率放大器，所述计算机处理单元22根据测得的磁场强度和磁感应强度数据控制所述功率放大器提供给所述激磁绕组32的电压，也就是说，通过反馈的数据进一步控制激磁绕组32产生的磁密波形， 从而控制产生的旋转磁场。显然，所述计算机处理单元22的控制信号需要经D/A转换卡23 转换后发送给所述功率放大器，此为本领域技术人员熟知，在此省略详细描述。所述测量元件为感应线圈M，所述测试样片1的中心区域开设有用于安装所述感应线圈M的孔la，采用感应线圈测量便于安装。进一步地，所述感应线圈M上均勻绕有圆环也称为H-coil)，采用该感应线圈测量磁场强度精度高。所述测量元件也可以为霍尔探头。所述激磁绕组32包括多根并列绕行的漆包线。所述磁轭33由高导磁材料制成。下面说明本实施例的磁性材料旋转磁化特性测量装置的工作过程。如图1所示， 供电模块31为所述旋转磁化机构3供电，以产生圆形或椭圆形的旋转磁场，计算机处理单元22通过测量元件获得测试样片1中心区域的磁感应强度和磁场密度数据，并根据获得的数据计算得到旋转磁化下的磁滞与铁耗性能数据，进而可以指导电机等其它电工设备的优化设计，同时，计算机处理单元22还根据测的的数据控制供电模块31的输出，进而控制旋转磁化机构3产生不同频率、不同形状的旋转磁场，全面测量所述磁性材料的旋转磁化性能。该测量装置测量准确且运行稳定。
权利要求
1.一种磁性材料旋转磁化特性测量装置，包括测试样片、测量和控制模块，其特征在于，还包括用于产生旋转磁场的旋转磁化机构，所述测试样片位于所述旋转磁场中，所述测量和控制模块包括设置在所述测试样片上的测量元件、对所述测量元件测得的磁场强度和磁感应强度数据进行处理分析以获取所述测试样片的旋转磁化特性的计算机处理单元。
2.根据权利要求1所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述旋转磁化机构包括两个相互垂直的激磁绕组、用于向所述激磁绕组供电以控制所述激磁绕组的磁密波形的供电模块、以及设于所述激磁绕组外围的磁轭，所述测试样片位于所述激磁绕组的中心且与所述激磁绕组垂直。
3.根据权利要求2所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述供电模块包括功率放大器，所述计算机处理单元根据测得的磁场强度和磁感应强度数据控制所述功率放大器提供给所述激磁绕组的电压。
4.根据权利要求3所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述旋转磁场为圆形或椭圆形。
5.根据权利要求4所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述磁轭与所述激磁绕组之间存在气隙。
6.根据权利要求1-5任一项所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述测量元件设置在所述测试样片的中心区域。
7.根据权利要求6所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述测量元件为感应线圈，所述测试样片的中心区域开设有用于安装所述感应线圈的孔。
8.根据权利要求7所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述感应线圈为均勻绕有圆环的线圈。
9.根据权利要求6所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述测量元件为霍尔探头。
10.根据权利要求1-5任一项所述的磁性材料旋转磁化特性测量装置，其特征在于所述激磁绕组包括多根并列绕行的漆包线。
全文摘要
本发明公开了一种磁性材料旋转磁化特性测量装置，其包括测试样片、测量和控制模块、以及用于产生旋转磁场的旋转磁化机构，所述测试样片位于所述旋转磁场中，所述测量和控制模块包括设于所述测试样片中心区域的测量元件、对所述测量元件测得的磁场强度和磁感应强度数据进行处理分析以获取所述测试样片的旋转磁化特性的计算机处理单元。该磁性材料旋转磁化特性测量装置可以自动准确测量电磁材料的旋转磁化特性，进而可以指导电机等其它电工设备的优化设计。
文档编号H01F13/00GK102156268SQ20111005312
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者李富华, 林楠, 林黄达, 王东, 郭云口, 陈俊全, 魏锟 申请人:中国人民解放军海军工程大学