CN104714196A - 一种磁性材料温度特性的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料测试技术领域，涉及一种磁性材料温度特性的测试方法。本发明包括以下步骤：步骤一，构建专用测试装置；步骤二，选取n个温度采样点，n为不小于2的自然数；步骤三，将含有被测磁性材料的专用测试装置固定在旋转台上，温度环境为第i个温度采样点T_i；转动旋转台，固定于平衡摆输入端的配重m在重力加速度g的作用下使平衡摆发生偏转，此时在通电线圈中产生电流I_i，测量电流I_i的值；其中，i=1,2,...n；步骤四，在不同的温度采样点下，被测磁性材料磁感应强度B不同，力矩线圈中通过的I就不同，即可得到被测磁性材料的温度特性。本发明测试精度高，适用范围广。

Description

一种磁性材料温度特性的测试方法

技术领域

本发明属于材料测试技术领域，涉及一种磁性材料温度特性的测试方法。

技术背景

永磁材料是一种功能材料，磁性能参数Br、Hcj、Hcb、(BH)max等决定该永磁材料的种类及性能，温度特性则决定该材料的适用性，因此，磁性材料温度特性测试是全面评价该材料的重要部分。

磁通测试法是目前在永磁材料温度特性测试方面应用最广泛的方法，即通过测试永磁材料在不同温度下的磁通值来评价该材料的温度特性，过程是将经饱和充磁的矩形或圆柱形样品放入温箱加热至设定温度T1，保温一段时间，使样品充分受热后，将用漆包线绕制的扁平圆型线圈套在样品的固定位置上，并沿着垂直于样品磁力线的方向抽拉线圈，使线圈穿出样品，此时与线圈连接的磁通计的显示值Φ1，即该样品在温度T1下的磁通值，然后以此方法测试该样品在温度T2下的磁通值Φ2，则该样品的温度系数α计算如下：

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\Φ}2-\mathrm{\Φ}1}{T2-T1}/\mathrm{\Φ}1$

磁通测试法结构要素少，操作简单，但测试过程受样品散热程度、线圈截面与被测磁场是否垂直、线圈抽拉距离即线圈终止位置处的残余磁场大小、线圈温度变形、周围环境干扰等因素影响，测试精度不高，分辨率最高几百ppm/℃，对于高精度温度系数测试要求并不适用。

发明内容

本发明要解决的问题是：提出一种高精度的磁性材料温度特性的测试方法。

本发明的技术方案是：一种磁性材料温度特性的测试方法，其特征为所述测试方法包括以下步骤：

步骤一，构建专用测试装置：所述专用测试装置为一个力平衡装置，所述力平衡装置包括一个平衡摆，平衡摆的一端为输入端，另一端为平衡端，输入量施加在平衡摆输入端使其发生偏转，而平衡端会随之产生与输入量大小相同的平衡量拉回平衡摆的位置；所述平衡摆的平衡端为力矩发生器；所述力矩发生器包括被测磁性材料、导磁帽、磁轭、力矩线圈；所述磁性材料上下端面安装导磁帽，固定于磁轭内组成闭环磁路，力矩线圈固定于平衡摆的平衡端；所述平衡摆的输入端连接一个传感器，用于将输入信号转变为电信号，施加给与平衡摆连接的力矩线圈，通电线圈在闭环磁路中运动，产生相应的反馈力距以平衡输入信号，使平衡摆回到原来的位置；

步骤二，选取n个温度采样点，n为不小于2的自然数；

步骤三，将含有被测磁性材料的专用测试装置固定在旋转台上，温度环境为第i个温度采样点T_i；转动旋转台，固定于平衡摆输入端的配重m在重力加速度g的作用下使平衡摆发生偏转，此时在通电线圈中产生电流I_i，测量电流I_i的值；其中，i=1,2,...n。

步骤四，在不同的温度采样点下，被测磁性材料磁感应强度B不同，力矩线圈中通过的I就不同，根据以下公式即可得到被测磁性材料的温度特性：

m·g·L₁=B·I·l·L₂，

其中，l为力矩线圈线长，L₁为输入端力臂长，L₂为平衡端力臂长。

本发明具有的优点和有益效果是：1、测试精度高。专用的力平衡装置实现了测试的全闭环控制，不仅在设计原理上优于传统的简单开环测试，而且抗干扰能力大大增强，输入简单，转动即可实现“同等输入量”，选用带转动功能的温控环境，即可实现无人为干扰的全自动闭环测试，传统方式的热散、线圈抽拉距离及方向等问题迎刃而解，测试精度高达几个ppm；2、适用范围广，所有的磁性材料均可利用本发明测试温度特性；3、制作一套力平衡装置，只需更换被测材料，即可实现高精度闭环测试，简单方便。

附图说明

图1是本发明中的专用力平衡装置的工作原理图；

图2是本发明中的专用力平衡装置的工作过程示意图；

图3是本发明中被测磁性材料在力平衡装置中的位置示意图；

其中，1-平衡摆、2-力矩线圈、3-导磁帽、4-被测磁性材料、5-磁轭。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明磁性材料温度特性的测试方法的一种具体实施方式步骤如下：

步骤一，构建专用测试装置：所述专用测试装置为一个力平衡装置，包括一个平衡摆，平衡摆的一端为输入端，另一端为平衡端，该装置的工作原理是，输入量施加在平衡摆输入端使其发生偏转，而平衡端会随之产生与输入量大小相同的平衡量拉回摆的位置，使其保持平衡，见图1，且平衡量会随输入量的变化而改变。该力平衡装置中，平衡端为力矩发生器，由被测磁性材料4、导磁帽3、磁轭5及力矩线圈2组成，见图3，将被测磁性材料制作成长径比适当的圆柱形标准样，上下端面安装导磁帽，固定于磁轭内组成闭环磁路，导磁帽和磁轭材料选用软磁合金，磁轭是磁回路的一部分，它的作用是将永磁材料辐射出的磁场收集在一起，使其按照特定的路线传输，线圈固定于平衡摆上。工作过程是，外力输入，平衡摆发生偏转，同时输入信号通过固定于输入端的传感器转变为电信号，施加给与平衡摆连接的线圈，通电线圈在闭环磁路中运动，产生相应的反馈力距以平衡外界力，使平衡摆回到原来的位置，见图2。

步骤二，选取n个温度采样点，n为不小于2的自然数；

步骤三，将含有被测磁性材料的专用测试装置固定在旋转台上，使摆处于平衡位置，温度环境为第i个温度采样点T_i；转动旋转台，固定于平衡摆输入端的配重m在重力加速度g的作用下使平衡摆发生偏转，此时在通电线圈中产生电流I_i，测量电流I_i的值；其中，i=1,2,...n。

步骤四，根据力平衡原理，F₁·L₁=F₂·L₂，得：

m·g·L₁=B·I·l·L₂

其中，l为力矩线圈线长，L₁为输入端力臂长，L₂为平衡端力臂长。

在不同的温度采样点下，被测磁性材料磁感应强度B不同，力矩线圈中通过的I就不同，测试温度环境下反馈力矩中的电流变化，即可得被测磁性材料的温度特性。以此方式测试该装置在不同的温度点T₁、T₂…下的电流I₁、I₂…，计算电流的温度特性，就能精确得出该磁性材料的温度特性。

Claims (1)

1.一种磁性材料温度特性的测试方法，其特征为所述测试方法包括以下步骤：

步骤一，构建专用测试装置：所述专用测试装置为一个力平衡装置，所述力平衡装置包括一个平衡摆，平衡摆的一端为输入端，另一端为平衡端，输入量施加在平衡摆输入端使其发生偏转，而平衡端会随之产生与输入量大小相同的平衡量拉回平衡摆的位置；所述平衡摆的平衡端为力矩发生器；所述力矩发生器包括被测磁性材料、导磁帽、磁轭、力矩线圈；所述磁性材料上下端面安装导磁帽，固定于磁轭内组成闭环磁路，力矩线圈固定于平衡摆的平衡端；所述平衡摆的输入端连接一个传感器，用于将输入信号转变为电信号，施加给与平衡摆连接的力矩线圈，通电线圈在闭环磁路中运动，产生相应的反馈力距以平衡输入信号，使平衡摆回到原来的位置；

步骤二，选取n个温度采样点，n为不小于2的自然数；

步骤三，将含有被测磁性材料的专用测试装置固定在旋转台上，温度环境为第i个温度采样点T_i；转动旋转台，固定于平衡摆输入端的配重m在重力加速度g的作用下使平衡摆发生偏转，此时在通电线圈中产生电流I_i，测量电流I_i的值；其中，i=1,2,...n；

步骤四，在不同的温度采样点下，被测磁性材料磁感应强度B不同，力矩线圈中通过的I就不同，根据以下公式即可得到被测磁性材料的温度特性：

m·g·L₁=B·I·l·L₂，

其中，l为力矩线圈线长，L₁为输入端力臂长，L₂为平衡端力臂长。