CN105137190B - 永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法 - Google Patents

Abstract

永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法。本发明涉及一种永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法。在圆柱形永磁体试样上连接温度传感器的探头，在圆柱形永磁体试样的两个凸台之间的圆柱段上均匀缠绕发热电缆或将发热电缆缠绕在导热系数非常高铝制圆管上，再在铝制圆管内装入圆柱形永磁体试样的两个凸台之间的圆柱段，之后，在发热电缆的外表面均匀的包裹绝缘耐火的保温层，之后，将圆柱形永磁体试样的两个端面分别与应力装置的压应力加压装置的两个圆形端面连接并测量记录后，再在圆柱形永磁体试样的两个凸台的内侧环面紧密接触应力装置的拉应力加压装置的勾型接触面，并测量记录。本发明用于永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法。

Description

永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法

技术领域：

本发明涉及一种永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法。

背景技术：

随着汽车等领域的不断发展，人类对于石油能源需求量的不断增大，对于石油资源的勘测和开采正逐渐向深层油气田发展，所用钻井深度也在不断增加，随着钻井深度的增加，环境温度和应力均会不断增大，井深在5000米以上，井温都在150℃以上，最大可超过170℃。井底的应力最大可达到140MPa以上。这种情况下，对于作为执行部件的永磁电机所用的永磁材料要有清晰的认识，对设计人员就显得尤为重要，其中也包含永磁材料电阻率随温度和应力的变化情况，为此本发明提供了一种用来测量永磁材料电阻率随温度和应力变化的方法。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可以方便测量不同永磁材料的电阻率随温度和应力的变化的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法包括以下步骤：

1)先将两端分别设有凸台的圆柱形永磁体试样1连接在电阻测量仪上，读取所述圆柱形永磁体试样1在常温常压下的电阻值R，并利用公式一，计算圆柱形永磁体试样1的电阻率ρ：

公式一

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压两个检测端之间的距离；

在圆柱形永磁体试样1上连接温度传感器的探头，在圆柱形永磁体试样1的两个凸台之间的圆柱段上均匀缠绕发热电缆或将发热电缆缠绕在导热系数非常高铝制圆管上，再在铝制圆管内装入圆柱形永磁体试样1的两个凸台之间的圆柱段，之后，在发热电缆的外表面均匀的包裹绝缘耐火的保温层，之后，将圆柱形永磁体试样1的两个端面分别与应力装置的压应力加压装置的两个圆形端面连接并测量记录后，再在圆柱形永磁体试样1的两个凸台的内侧环面紧密接触应力装置的拉应力加压装置的勾型接触面，并测量记录；

2)调节交流电源的输出，并通过发热电缆作用在圆柱形永磁体试样1上，随时观察所有连接在圆柱形永磁体试样1上的温度传感器所显示的圆柱形永磁体试样1的温度值，当达到所需温度后，应在该温度至少保持30分钟时间；

3)当圆柱形永磁体试样1的温度值达到所需的测量温度，并至少在30分钟内，该值不变时时，再调节压应力加压装置，对圆柱形永磁体试样1在压力值范围内进行匀速且缓慢的加压，并记录对应压应力的永磁体试样的电阻值，并完成所有压应力采样点电阻值的测量，之后，再调节拉应力加压装置，对圆柱形永磁体试样1在拉应力值范围内进行匀速且缓慢的加压并记录对应拉应力的永磁体试样的电阻值，并完成所有拉应力采样点电阻值的测量；

4)分别测量压应力值与拉应力值，并分别记录，对应压应力值和拉应力值的圆柱形永磁体试样1的电阻值R，并利用公式一，计算圆柱形永磁体试样1在相同温度时不同的压应力值与不同的拉应力值作用时的永磁体试样电阻率ρ：

公式一

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压两个检测端之间的距离

5)重复步骤1)～步骤4)，测量不同温度下，不同的压应力值与不同的拉应力值作用时所对应的永磁体试样的电阻值R，及计算对应的永磁体试样电阻率ρ。

所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，其特征是：在所述圆柱形永磁体试样1中间段端选取的四个不同位置的点，将电阻测量仪的引出线与四个不同位置的点相连，为保证实测永磁体试样的长度，将永磁体试样最外侧的两个点定为电流接触端，内侧的两个位置为电压检测端，然后通过电阻测量读取试样的电阻R，并根据公式一此计算得到试样的电阻率ρ为：

公式一

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压检测端之间的距离。

所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，根据步骤3)将所述圆柱形永磁体试样1利用能提供压应力和拉应力的应力装置进行加压，首先选取应力装置的压应力对圆柱形永磁体试样1进行测试，应力装置的两个圆形端面分别与圆柱形永磁体试样1的的两个凸台的外端面完全贴合，且两个圆形端面的面积大于圆柱形永磁体试样1的凸台的面积，才能使圆柱形永磁体试样1受力均匀，利用与应力装置相连的应力传感器监测应力装置向圆柱形永磁体试样1所施加的应力值。

所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，根据步骤3)将所述圆柱形永磁体试样1利用能提供压应力和拉应力的应力装置进行加压，选取应力装置的拉应力对圆柱形永磁体试样1进行测试，应力装置的拉应力装置的接触面作用在圆柱形永磁体试样1的凸台内侧环面上，同时为保证永磁体试样不会被损坏，应保证永磁体试样两端受到的拉应力在同一轴线上。

所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，根据步骤1)与2)先在圆柱形永磁体试样1的电压检测端之间的表面的等距离间隔的位置上放置几个温度传感器，再将发热电缆均匀紧密的缠绕在带凸台的圆柱形永磁体试样1中间段，发热电缆的端部接在幅值频率可控的交流电源上，圆柱形永磁体试样1缠绕上发热电缆后利用绝缘保温材料将其包裹起来，或将发热电缆缠绕在导热系数非常高铝制圆管上，再在铝制圆管内装入圆柱形永磁体试样1的两个凸台之间的圆柱段，之后，在发热电缆的外表面均匀的包裹绝缘耐火的保温材料。

有益效果：

1.本发明测量永磁体材料电阻和计算其电阻率的方法，主要是利用凯尔文四端法，该方法原理简单，操作方便。

2.本发明可以很方便的测量永磁体试样电阻率随温度和应力的变化情况。

3.本发明测量结果的一致性的精确度可达98％以上。

4.本发明可以避免接触电阻和引线电阻对测量结果的影响。

5.本发明提出的温度和应力实现方法可以应用在不同材料的检测上，具有广阔的应用前景。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1

一种永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法包括以下步骤：

1)先将两端分别设有凸台的圆柱形永磁体试样1连接在电阻测量仪上，读取所述圆柱形永磁体试样1在常温常压下的电阻值R，并利用公式一，计算圆柱形永磁体试样1的电阻率ρ：

公式一

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压两个检测端之间的距离；

在圆柱形永磁体试样1上连接温度传感器的探头，在圆柱形永磁体试样1的两个凸台之间的圆柱段上均匀缠绕发热电缆或将发热电缆缠绕在导热系数非常高铝制圆管上，再在铝制圆管内装入圆柱形永磁体试样1的两个凸台之间的圆柱段，之后，在发热电缆的外表面均匀的包裹绝缘耐火的保温层，之后，将圆柱形永磁体试样1的两个端面分别与应力装置的压应力加压装置的两个圆形端面连接并测量记录后，再在圆柱形永磁体试样1的两个凸台的内侧环面紧密接触应力装置的拉应力加压装置的勾型接触面，并测量记录；

2)调节交流电源的输出，并通过发热电缆作用在圆柱形永磁体试样1上，随时观察所有连接在圆柱形永磁体试样1上的温度传感器所显示的圆柱形永磁体试样1的温度值，当达到所需温度后，应在该温度至少保持30分钟时间；

3)当圆柱形永磁体试样1的温度值达到所需的测量温度，并至少在30分钟内，该值不变时时，再调节压应力加压装置，对圆柱形永磁体试样1在压力值范围内进行匀速且缓慢的加压，并记录对应压应力的永磁体试样的电阻值，并完成所有压应力采样点电阻值的测量，之后，再调节拉应力加压装置，对圆柱形永磁体试样1在拉应力值范围(在整体测量之前可先对被测圆柱形永磁体所能承受的压力值，先用试验中的应力装置加以确定)内进行匀速且缓慢的加压并记录对应拉应力的永磁体试样的电阻值，并完成所有拉应力采样点电阻值的测量；

4)分别测量压应力值与拉应力值，并分别记录，对应压应力值和拉应力值的圆柱形永磁体试样1的电阻值R，并利用公式一，计算圆柱形永磁体试样1在相同温度时不同的压应力值与不同的拉应力值作用时的永磁体试样电阻率ρ：

公式一

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压两个检测端之间的距离

5)重复步骤1)～步骤4)，测量不同温度下，不同的压应力值与不同的拉应力值作用时所对应的永磁体试样的电阻值R，及计算对应的永磁体试样电阻率ρ。

实施例2

实施例1所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，其特征是：在所述圆柱形永磁体试样1中间段端选取的四个不同位置的点，将电阻测量仪的引出线与四个不同位置的点相连，为保证实测永磁体试样的长度，将永磁体试样最外侧的两个点定为电流接触端，内侧的两个位置为电压检测端，然后通过电阻测量读取试样的电阻R，并根据公式一此计算得到试样的电阻率ρ为：

公式一

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压检测端之间的距离。

实施例3

实施例1所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，根据步骤3)将所述圆柱形永磁体试样1利用能提供压应力和拉应力的应力装置进行加压，首先选取应力装置的压应力对圆柱形永磁体试样1进行测试，应力装置的两个圆形端面分别与圆柱形永磁体试样1的的两个凸台的外端面完全贴合，且两个圆形端面的面积大于圆柱形永磁体试样1的凸台的面积，才能使圆柱形永磁体试样1受力均匀，利用与应力装置相连的应力传感器监测应力装置向圆柱形永磁体试样1所施加的应力值。

实施例4

实施例3所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，根据步骤3)将所述圆柱形永磁体试样1利用能提供压应力和拉应力的应力装置进行加压，选取应力装置的拉应力对圆柱形永磁体试样1进行测试，应力装置的拉应力装置的接触面作用在圆柱形永磁体试样1的凸台内侧环面上，同时为保证永磁体试样不会被损坏，应保证永磁体试样两端受到的拉应力在同一轴线上。

实施例5

实施例1所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，根据步骤1)与2)先在圆柱形永磁体试样1的电压检测端之间的表面的等距离间隔的位置上放置几个温度传感器，再将发热电缆均匀紧密的缠绕在带凸台的圆柱形永磁体试样1中间段，发热电缆的端部接在幅值频率可控的交流电源上，圆柱形永磁体试样1缠绕上发热电缆后利用绝缘保温材料将其包裹起来，或将发热电缆缠绕在导热系数非常高铝制圆管上，再在铝制圆管内装入圆柱形永磁体试样1的两个凸台之间的圆柱段，之后，在发热电缆的外表面均匀的包裹绝缘耐火的保温材料。以便更好的满足永磁体试样对温度的需要。

实施例6

实施例1所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，根据步骤1)与2)先将发热电缆缠绕在导热系数非常高的铝制圆管上，该圆管直径不应过大，以刚好略大于永磁体试样两端凸台为宜，这样既方便放入带有温度传感器的圆柱形永磁体试样1，也尽量保证发热电缆与圆柱形永磁体试样1之间的距离最小。同时也方便测量不同永磁材料电阻率随温度和应力的变化，而且不必每次测量永磁体材料电阻率随温度和应力变化时，都重新将发热电缆缠绕在圆柱形永磁体试样1上。将圆柱形永磁体试样1放入缠绕了发热电缆的圆管内后，仍需在外侧包裹上绝缘保温材料。

一般情况下永磁材料均工作在充磁的情况，因此对其电阻率随温度和应力变化的测量，主要以永磁体饱和充磁后的情况为主，但同时也应测量其未充磁时永磁体试样电阻率随温度和应力的变化情况，以对比充磁对永磁体材料电阻率的影响。

对于某些不易制作成圆柱形的永磁体，也可将其制作成两端带有凸台的长条形试样，该长条形试样的测量原理和步骤均与圆柱形永磁体试样1相同。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，其特征是：所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法包括以下步骤：

1)先将两端分别设有凸台的圆柱形永磁体试样(1)连接在电阻测量仪上，读取所述圆柱形永磁体试样(1)在常温常压下的电阻值R，并利用公式一，计算圆柱形永磁体试样(1)的电阻率ρ：

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压两个检测端之间的距离；

在圆柱形永磁体试样(1)上连接温度传感器的探头，在圆柱形永磁体试样(1)的两个凸台之间的圆柱段上均匀缠绕发热电缆或将发热电缆缠绕在导热系数非常高铝制圆管上，再在铝制圆管内装入圆柱形永磁体试样(1)的两个凸台之间的圆柱段，之后，在发热电缆的外表面均匀的包裹绝缘耐火的保温层，之后，将圆柱形永磁体试样(1)的两个端面分别与应力装置的压应力加压装置的两个圆形端面连接并测量记录后，再在圆柱形永磁体试样(1)的两个凸台的内侧环面紧密接触应力装置的拉应力加压装置的勾型接触面，并测量记录；

2)调节交流电源的输出，并通过发热电缆作用在圆柱形永磁体试样(1)上，随时观察所有连接在圆柱形永磁体试样(1)上的温度传感器所显示的圆柱形永磁体试样(1)的温度值，当达到所需温度后，应在该温度至少保持30分钟时间；

3)当圆柱形永磁体试样(1)的温度值达到所需的测量温度，并至少在30分钟内，该值不变时，再调节压应力加压装置，对圆柱形永磁体试样(1)在压应力值范围内进行匀速且缓慢的加压，并记录对应压应力的永磁体试样的电阻值，并完成所有压应力采样点电阻值的测量，之后，再调节拉应力加压装置，对圆柱形永磁体试样(1)在拉应力值范围内进行匀速且缓慢的加压并记录对应拉应力的永磁体试样的电阻值，并完成所有拉应力采样点电阻值的测量；

4)分别测量压应力值与拉应力值，并分别记录，对应压应力值和拉应力值的圆柱形永磁体试样(1)的电阻值R，并利用公式一，计算圆柱形永磁体试样(1)在相同温度时不同的压应力值与不同的拉应力值作用时的永磁体试样电阻率ρ：

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压两个检测端之间的距离；

5)重复步骤1)～步骤4)，测量不同温度下，不同的压应力值与不同的拉应力值作用时所对应的永磁体试样的电阻值R，及计算对应的永磁体试样电阻率ρ。

2.根据权利要求1所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，其特征是：在所述圆柱形永磁体试样(1)中间段端选取的四个不同位置的点，将电阻测量仪的引出线与四个不同位置的点相连，为保证实测永磁体试样的长度，将永磁体试样最外侧的两个点定为电流接触端，内侧的两个位置为电压检测端，然后通过电阻测量读取试样的电阻R，并根据公式一此计算得到试样的电阻率ρ为：

式中，S为试样的横截面积；L_ef为电压检测端之间的距离。

3.根据权利要求1所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，其特征是：根据步骤3)将所述圆柱形永磁体试样(1)利用能提供压应力和拉应力的应力装置进行加压，首先选取应力装置的压应力对圆柱形永磁体试样(1)进行测试，应力装置中的压应力加压装置的两个圆形端面分别与圆柱形永磁体试样(1)的两个凸台的外端面完全贴合，且两个圆形端面的面积大于圆柱形永磁体试样(1)的凸台的面积，才能使圆柱形永磁体试样(1)受力均匀，利用与应力装置相连的应力传感器监测应力装置向圆柱形永磁体试样(1)所施加的应力值。

4.根据权利要求3所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，其特征是：根据步骤3)将所述圆柱形永磁体试样(1)利用能提供压应力和拉应力的应力装置进行加压，选取应力装置的拉应力对圆柱形永磁体试样(1)进行测试，应力装置的拉应力加压装置的接触面作用在圆柱形永磁体试样(1)的凸台内侧环面上，同时为保证永磁体试样不会被损坏，应保证永磁体试样两端受到的拉应力在同一轴线上。

5.根据权利要求1所述的永磁材料电阻率随温度和应力变化的测量方法，其特征是：根据步骤1)与2)先在圆柱形永磁体试样(1)的电压检测端之间的表面的等距离间隔的位置上放置几个温度传感器，再将发热电缆均匀紧密的缠绕在带凸台的圆柱形永磁体试样(1)中间段，发热电缆的端部接在幅值频率可控的交流电源上，圆柱形永磁体试样(1)缠绕上发热电缆后利用绝缘保温材料将其包裹起来，或将发热电缆缠绕在导热系数非常高铝制圆管上，再在铝制圆管内装入圆柱形永磁体试样(1)的两个凸台之间的圆柱段，之后，在发热电缆的外表面均匀的包裹绝缘耐火的保温材料。