CN101833074B - 永磁体磁化矢量方向偏角测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，用于测量磁体的磁化矢量偏差角度，包括：一与磁体相配套的，并可自由转动的磁环装载平台；一对与电源系统相连接的、并设于所述磁环装载平台两侧的亥姆霍兹线圈；一与所述亥姆霍兹线圈并联的大功率二极管；以及对称安设于所述一对亥姆霍兹线圈两侧的，用于测量装载平台偏转角度的两个激光位移传感器。与现有技术相比，本发明的优势在于：快捷、简单、准确的对圆环形轴向充磁磁体成品阶段的磁化矢量方向偏角进行准确的测量，以保证产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，尤其涉及一种圆环形轴向充磁永磁体的磁化矢量方向偏角测量装置及其测量方法。
背景技术
圆环形轴向充磁磁体在成品阶段最终磁化矢量方向与其几何轴线由于制造误差、取向场偏差以及充磁磁场偏差等多种原因，会存在一个夹角，这个夹角一般称为磁化矢量方向偏角。磁化矢量方向偏角是衡量产品品质的重要指标之一。
然而，在磁粉压型取向、机械加工以及充磁阶段都会对磁体成品阶段的磁化矢量方向偏角造成影响。
磁化矢量方向偏角对精密磁性器件尤其是精密磁悬浮器件的性能有着重要影响，也是一直是困扰精密磁悬浮器件研究的一个重要难题，然而目前还没有一种能够测量磁化矢量方向偏角的装置。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种能快捷、准确进行测量的永磁体磁化矢量方向偏角测量装置及其测量方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，用于测量磁体的磁化矢量偏差角度，包括：一与被测磁体相配套的，并可自由转动的磁环装载平台；一对与电源系统相连接的、并设于所述磁环装载平台两侧的亥姆霍兹线圈；一与所述亥姆霍兹线圈并联的大功率二极管；以及对称安设于所述一对亥姆霍兹线圈两侧的，用于测量装载平台偏转角度的两个激光位移传感器。
进一步地，所述磁环装载平台包括一与需测磁体相配套的磁环夹具；固定于所述磁环夹具外侧的支撑环；对称安装于所述支撑环上的一对测量杆。
进一步地，所述磁环装载平台的外侧垂直地设有一对宝石顶尖轴承，所述磁环装载平台和所述磁体通过所述宝石顶尖轴承可转动地设于一支撑架上，并位于所述亥姆霍兹线圈的几何中心。
进一步地，所述亥姆霍兹线圈几何轴线与水平面平行，所述磁环装载平台轴线与亥姆霍兹线圈几何轴线平行。
进一步地，所述电源系统为输入稳恒直流电流的输入电源。
进一步地，所述磁体为一圆环形轴向充磁永磁体。
本发明还揭示了一种对圆环形轴向充磁永磁体的磁化矢量方向偏角的测量方法，包括如下步骤：
第一，设置亥姆霍兹线圈，将其与一大功率二极管并联，并连接到大功率电源；
第二，利用工装卡具将磁体放置到磁环装载平台上，并位于所述亥姆霍兹线圈几何中心位置；
第三，接通电源，记录下激光位移传感器的数据，并计算出装载平台的偏转角度；
第四，关掉电源，将磁环装载平台相对其轴线旋转一个固定角度，再次重复上述第三步骤，如此反复测量直至旋转一周。
进一步地，所述圆环形轴向充磁永磁体的磁化矢量方向偏角α与每次激光位移传感器测量角度值β之间的关系可以表示为转换公式：β＝αsi n(θ+ω)+γ；其中，θ为磁化矢量在磁环端面投影矢量与初始测量位置矢量之间的夹角，ω为磁化矢量相对初始位置沿其轴线转动的角度，γ为系统误差角度。
进一步地，所述系统误差角度包括亥姆霍兹磁场轴线与亥姆霍兹线圈几何轴线之间的偏角。
本发明的有益效果主要体现在：快捷、简单、准确地对圆环形轴向充磁磁体成品阶段的磁化矢量方向偏角进行准确的测量，以保证产品质量。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明的最佳实施方式的永磁体磁化矢量方向偏角测量装置的立体分解示意图。
图2：本发明的最佳实施方式的永磁体磁化矢量方向偏角测量装置安装在治具上后的结构示意图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一最佳实施方式的详细说明中，将可清楚的呈现。
如图1和图2所示，在本发明最佳实施方式中，该永磁体磁化矢量方向偏角测量装置包括一与需测圆环形轴向充磁磁体7相配套的磁环夹具2、固定所述磁环夹具2外侧的支撑环3、对称并垂直安装于所述支撑环3上的一对测量杆6和一对宝石顶尖轴承4、一对亥姆霍兹线圈1、与所述亥姆霍兹线圈1通过导线5并联的大功率二极管9，以及对称安设于所述一对亥姆霍兹线圈两侧的，用于测量装载平台偏转角度的两个激光位移传感器8。
应用本发明最佳实施方式的磁化矢量方向偏角测量装置是这样进行测量的：
首先准备好与需测圆环形轴向充磁磁体7相配套的磁环夹具2，把该磁环夹具2固定于支撑环3上，支撑环3上对称装有两个伸出的测量杆6，同时将磁环夹具2、测量杆6以及支撑环3共同组成的磁环装载平台通过两个宝石顶尖轴承4固定在一个支撑架10上，并使该磁环装载平台位于两个亥姆霍兹线圈1的几何中心。所述两个亥姆霍兹线圈1通过治具11设于所述磁环装载平台和支撑架10的两侧。同时，使磁环装载平台可以绕宝石顶尖轴承4自由转动(宝石顶尖轴承是点接触，摩擦力矩非常小，基本可以忽略不计)。同时在亥姆霍兹线圈1两侧合适位置对称装上两个激光位移传感器8。
优选地，将亥姆霍兹线圈1水平放置，取一大功率二极管9与亥姆霍兹线圈1并联，以免关闭电源时亥姆霍兹线圈产生的瞬间高压损坏电源，而电源也采用稳恒直流电流的输入电源。
操作时，利用工装卡具将将圆环形轴向充磁磁体7放置到磁环装载平台上，并位于所述亥姆霍兹线圈几何中心位置；将亥姆霍兹线圈1与电源联通，通入稳定直流电流，装载平台会绕宝石顶尖轴承自由转动，最终将在一个角度上稳定，记录激光位移传感器8的变化值。
如果圆环形永磁体7的轴向充磁方向理想，被测磁体轴线应该与亥姆霍兹线圈1轴线平行，激光位移传感器8的读数相同。
相反，如果圆环形永磁体7的轴向充磁方向不理想与其几何轴线存在一个偏差角度，磁环处于最终稳定位置时，其磁矩矢量方向、亥姆霍兹线圈1轴线方向与两宝石轴承4组成的轴线方向必然在同一个平面上。通过激光位移传感器8的数值变化可以换算出最终磁环轴向方向矢量相对于亥姆霍兹线圈1轴向方向矢量的偏差角度数值，该角度数用字母β表示，将磁环沿其自身轴向旋转一个固定的角度后，重新测量角度β，如此反复，直到磁环沿其自身轴线旋转一周后，最终的一组数据可以求出被测磁环的磁化矢量方向偏角的角度和方向。
所述圆环轴向充磁永磁体的磁化矢量方向偏角为磁矩m的方向和旋转轴方向偏离角度，用字母α表示。α与每次激光位移传感器测量角度值β之间的关系可以表示为转换公式：β＝αsin(θ+ω)+γ；其中，θ为磁化矢量在磁环端面投影矢量与初始测量位置矢量之间的夹角，ω为磁化矢量相对初始位置沿其轴线转动的角度，γ为系统误差角度(如亥姆霍兹磁场轴线与亥姆霍兹几何轴线之间的偏角等)。本发明中将系统误差放入计算公式中，提高了测量准确性，而且通过傅里叶变换的方法计算磁化矢量偏角，其结果更为精确。
测量时，须注意以下几点：
每一种型号的被测磁环一定有一个与其规格相配套的卡具。而这个卡具一定要能保证被测磁环位于亥姆霍兹线圈的正中央。
保持设备清洁，在测量时保证电磁干扰源远离设备。
亥姆霍兹线圈长期工作会发热，温度高过一定值时应等线圈冷却以后再工作。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。
Claims (9)
1.一种永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，用于测量磁体的磁化矢量偏差角度，其特征在于：包括
一与被测磁体相配套的，并可自由转动的磁环装载平台；
一对与电源系统相连接的、并设于所述磁环装载平台两侧的亥姆霍兹线圈；
一与所述亥姆霍兹线圈并联的大功率二极管；
以及对称安设于所述一对亥姆霍兹线圈两侧的，用于测量装载平台偏转角度的两个激光位移传感器。
2.根据权利要求1所述的永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，其特征在于：所述磁环装载平台包括一与需测磁体相配套的磁环夹具；固定于所述磁环夹具外侧的支撑环；对称安装于所述支撑环上的一对测量杆。
3.根据权利要求1或2所述的任意一种永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，其特征在于：所述磁环装载平台的外侧垂直地设有一对宝石顶尖轴承，所述磁环装载平台和所述磁体通过所述宝石顶尖轴承可转动地设于一支撑架上，并位于所述亥姆霍兹线圈的几何中心。
4.根据权利要求3所述的永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，其特征在于：所述亥姆霍兹线圈几何轴线与水平面平行，所述磁环装载平台轴线与亥姆霍兹线圈几何轴线平行。
5.根据权利要求1所述的永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，其特征在于所述电源系统为输入稳恒直流电流的输入电源。
6.根据权利要求1所述的永磁体磁化矢量方向偏角测量装置，其特征在于：所述被测磁体为一圆环形轴向充磁永磁体。
7.一种根据权利要求1所述的永磁体磁化矢量方向偏角测量装置的对圆环形轴向充磁永磁体的磁化矢量方向偏角测量方法，其特征在于：包括如下步骤，
第一，设置亥姆霍兹线圈，将其与一大功率二极管并联，并连接到大功率电源；
第二，利用工装卡具将磁体放置到磁环装载平台上，并位于所述亥姆霍兹线圈几何中心位置；
第三，接通电源，记录下激光位移传感器的数据，并计算出装载平台的偏转角度；
第四，关掉电源，将磁环装载平台相对其轴线旋转一个固定角度，再次重复上述第三步骤，如此反复测量直至旋转一周。
8.根据权利要求7所述的永磁体磁化矢量方向偏角测量方法，其特征在于：所述圆环形轴向充磁永磁体的磁化矢量方向偏角α与每次激光位移传感器测量角度值β之间的关系可以表示为转换公式：β＝αsin(θ+ω)+γ；其中，θ为磁化矢量在磁环端面投影矢量与初始测量位置矢量之间的夹角，ω为磁化矢量相对初始位置沿其轴线转动的角度，γ为系统误差角度。
9.根据权利要求8所述的永磁体磁化矢量方向偏角测量方法，其特征在于：所述系统误差角度包括亥姆霍兹磁场轴线与亥姆霍兹线圈几何轴线之间的偏角。
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