CN116908758B - 一种自动化软磁材料磁性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化软磁材料磁性能测试装置，其涉及磁性材料测试技术领域，其包括电磁特性测量模块、工装模块、第一绕线模块以及第二绕线模块；本发明通过构建第一耦合件和第二耦合件可以实现对于绕组的快速自动化绕设，其中，当第一耦合件和第二耦合件进行耦合后，其二者内部构成一螺旋孔，在外部高压气体的作用下，螺旋孔中的导线被推动从而进行螺旋移动，在此过程中，导线迅速穿过螺旋孔进而形成绕组，整体的绕设速度较快，而拆卸时，仅需回拉导线即可，拆卸速度也较快，且整体的自动化程度较高。

Description

一种自动化软磁材料磁性能测试装置

技术领域

本发明涉及磁性材料测试技术领域，具体是一种自动化软磁材料磁性能测试装置。

背景技术

在现代电子与电气领域，软磁材料在电感器、变压器、电动机和传感器等设备中扮演着至关重要的角色；软磁材料的磁性能特性直接影响到这些设备的性能和效率；因此，准确、高效地评估软磁材料的磁性能是工程和研发领域的关键任务之一。

传统的软磁材料磁性能测试方法，如爱泼斯坦方圈法、环形样件法和单片测量法等，通常需要复杂的实验操作和繁琐的手动操作；一般而言，漆包线成卷放置，在测量时，需要先行预估绕线长度对漆包线进行裁剪，然后人工操作绕线，在此过程中极易出现“返工”情况，例如漆包线长度预估错误，例如缠绕圈数出现错误等，这些均需要进行重新绕线，这不仅可能导致测试结果的不稳定性，还会占用大量的人力资源和时间；此外，人工操作还可能引入人为误差，限制了测试系统的准确性和可靠性。

如公开号为：CN116224192A的中国专利公开了软磁材料磁性能测试系统，包括电磁特性测量模块、机械特性测量模块、测试仓以及测试样件，电磁特性测量模块包括励磁绕组和测量绕组；测试样件呈方环型，其包括两个沿X轴方向延伸的第一边，以及两个沿Y轴方向延伸的第二边；机械特性测量模块分别作用于两个第一边，用于沿Y轴方向施加应力，并且两个第一边受到的应力的方向相反 ；励磁绕组和测量绕组分别缠绕于两个第二边；测试样件为单层结构或者叠片结构；该发明中测试样件采用方环型的叠片结构，从而可以对磁场、温度、应力以及叠片系数这四个测试条件同时进行耦合，而且适用于对超薄软磁材料进行测试，但是其对于励磁绕组和测量绕组的安装仍需要人工完成，较为繁琐，且自动化程度低。

因此，需要开发一种自动化软磁材料磁性能测试装置以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动化软磁材料磁性能测试装置，包括电磁特性测量模块、工装模块、第一绕线模块以及第二绕线模块；

其中，所述工装模块用于定位测试样件；

所述第一绕线模块用于提供励磁绕组，所述第二绕线模块用于提供测量绕组，所述励磁绕组和测量绕组对应缠绕于所述测试样件上；

所述电磁特性测量模块分别电连所述励磁绕组和测量绕组；

所述第一绕线模块和第二绕线模块的结构相同，所述第一绕线模块包括两个耦合件，且当两个耦合件进行耦合后其二者内部构成一螺旋孔，所述螺旋孔中能够穿过导线进而形成绕组。

进一步的，两个耦合件分别为第一耦合件和第二耦合件，所述第一耦合件和所述第二耦合件均为半管体结构，且二者耦合后能够形成一管体结构；

所述第一耦合件中设置有多个第一螺旋孔，所述第二耦合件中设置有多个第二螺旋孔，且二者耦合后，多个所述第一螺旋孔与多个所述第二螺旋孔之间共同构成一螺旋孔。

进一步的，所述第一耦合件中底部的第一螺旋孔连接有延伸于第一耦合件上的第一延伸头，所述第一延伸头与所述导线之间密封滑动相连，所述第一延伸头设置有气路接头，用于与外部高压设备相连；

所述第一耦合件中顶部的第一螺旋孔连接有延伸于第一耦合件上的第二延伸头；

所述导线的两端对应固定有第一导电头和第二导电头，用于电连所述电磁特性测量模块。

进一步的，所述第二导电头为半球型。

进一步的，所述导线上还固定有靠近于所述第二导电头的活塞板，所述活塞板的外周侧设置有密封垫。

进一步的，所述活塞板与所述第二导电头之间存在距离d，且0.5cm＜d＜2cm。

进一步的，所述导线上还设置有限位环。

进一步的，所述第一耦合件和第二耦合件相互靠近的一侧均内嵌有密封条。

进一步的，所述耦合件的一侧一体形成有延伸座，所述延伸座上可拆卸的固定有连接板，所述连接板上一体形成有延伸板，所述延伸板上固定有连接杆，其中第一耦合件上的连接杆连接至第一气缸的输出端，第二耦合件上的连接杆连接至第二气缸的输出端。

与现有技术相比，本发明提供了一种自动化软磁材料磁性能测试装置，具备以下有益效果：

本发明实施例中，通过构建第一耦合件和第二耦合件可以实现对于绕组的快速自动化绕设，其中，当第一耦合件和第二耦合件进行耦合后，其二者内部构成一螺旋孔，在外部高压气体的作用下，螺旋孔中的导线被推动从而进行螺旋移动，在此过程中，导线迅速穿过螺旋孔进而形成绕组，整体的绕设速度较快，而拆卸时，仅需回拉导线即可，拆卸速度也较快，且整体的自动化程度较高。

附图说明

图1为一种自动化软磁材料磁性能测试装置的结构示意图；

图2为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中拉应力测试工装、第一绕线模块和第二绕线模块的结构示意图；

图3为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中第一绕线模块的结构示意图；

图4为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中第一耦合件的安装结构示意图；

图5为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中第一耦合件的半剖结构平面示意图；

图6为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中第一耦合件的半剖结构立体示意图；

图7为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中活塞板位于第一延伸头中的结构示意图；

图8为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中活塞板位于第二延伸头中的结构示意图；

图9为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中测试样件的结构示意图一；

图10为一种自动化软磁材料磁性能测试装置中测试样件的结构示意图二；

图中：1、测试仓；2、机械特性测量模块；4、测试样件；6、拉应力测试工装；8、第一绕线模块；9、第二绕线模块；10、电磁特性测量模块；81、第一耦合件；82、第二耦合件；83、第一螺旋孔；84、第二螺旋孔；87、导线；88、第一气缸；89、第二气缸；810、延伸座；811、连接板；812、延伸板；813、连接杆；814、第一延伸头；815、第二延伸头；816、第一导电头；817、第二导电头；818、活塞板；819、密封垫；821、气路接头；823、限位环；801、内片；802、外片。

具体实施方式

实施例一：请参照图1-图9，本发明实施例中，提供了一种自动化软磁材料磁性能测试装置，包括测试仓1、电磁特性测量模块10、工装模块、第一绕线模块8以及第二绕线模块9；

其中，所述第一绕线模块8用于提供励磁绕组，所述第二绕线模块9用于提供测量绕组，所述励磁绕组和测量绕组对应缠绕于测试样件4的两边；

所述测试样件4呈方环型，其包括两个沿X轴方向延伸的第一边，以及两个沿Y轴方向延伸的第二边；

所述励磁绕组和测量绕组分别缠绕于两个第二边；

所述工装模块用于定位测试样件的两个第一边；

所述工装模块可以是拉应力测试工装6，也即在实现对于测试样件定位的同时，还可以为后续对于测试样件的拉应力测试提供基础；

所述拉应力测试工装6安装于机械特性测量模块2上，所述机械特性测量模块2可向所述拉应力测试工装6施加拉应力；

所述机械特性测量模块2安装于测试仓1上；

所述电磁特性测量模块分别电连所述励磁绕组和测量绕组；

所述第一绕线模块8和第二绕线模块9的结构相同，所述第一绕线模块8包括两个耦合件，且当两个耦合件进行耦合后，其二者内部构成一螺旋孔，所述螺旋孔中能够穿过导线87进而形成绕组。

显然，两个耦合件均为两侧具有开口的槽型结构，如此便于容置测试样件的两个第二边；

当两个耦合件进行耦合时，两个耦合件能够包裹测试样件的两个第二边；

如图4，本实施例中，两个耦合件均为竖直分布的半管体结构，二者耦合后能够形成一管体结构，这种结构能够与螺旋孔相对应；

本实施例中，作为优选，两个耦合件均采用半管体结构；两个耦合件分别为第一耦合件81和第二耦合件82，所述第一耦合件81和所述第二耦合件82均为半管体结构，且二者耦合后能够形成一管体结构；

所述第一耦合件81中设置有多个第一螺旋孔83，所述第二耦合件82中设置有多个第二螺旋孔84，且二者耦合后，多个所述第一螺旋孔83与多个所述第二螺旋孔84之间共同构成一螺旋孔。

如图5和图6，可以更加清楚了解第一耦合件81中的第一螺旋孔83的分布情况；

其中，每个第一螺旋孔83均是螺旋向上分布；

为了实现在第一耦合件81中构建第一螺旋孔83，我们将第一耦合件81配置为由内片801和外片802贴合而成，内片801的外表面、外片802的内表面均设有螺旋槽，当内片801和外片802贴合后形成第一耦合件81，且相应的螺旋槽则构成第一螺旋孔83；

当然，第二耦合件82中的第二螺旋孔84的分布情况与之类似。

为了实现驱动导线87进行绕设动作，本实施例中，请参照图7，需注意的是，图7中，第一延伸头814和第二延伸头815并非连接于同一第一螺旋孔83上；

图7中，所述第一耦合件81中底部的第一螺旋孔83连接有延伸于第一耦合件81上的第一延伸头814，所述第一延伸头814的延伸方向应当契合于第一螺旋孔83，换句话说，第一延伸头814与螺旋孔位于同一螺旋线上；

如此使得所述第一延伸头814与第一耦合件81中底部的第一螺旋孔83之间仍能够构成螺旋结构；

所述第一延伸头814与所述导线87之间密封滑动相连，所述第一延伸头814设置有气路接头821，用于与外部高压设备相连；

所述第一耦合件81中顶部的第一螺旋孔83连接有延伸于第一耦合件81上的第二延伸头815，第二延伸头815为开放式结构，以便所述第二导电头817能够伸出所述第二延伸头815；同样的，所述第二延伸头815的延伸方向应当契合于第一螺旋孔83，换句话说，第二延伸头815与螺旋孔位于同一螺旋线上；

如此使得所述第二延伸头815与第一耦合件81中顶部的第一螺旋孔83之间仍能够构成螺旋结构；

通过如此构设，便于导线87的顺畅移动。

所述导线87的两端对应固定有第一导电头816和第二导电头817，用于电连所述电磁特性测量模块。

通过外部高压设备可以向所述螺旋孔注入高压气体，高压气体能够冲击第二导电头817，从而使其沿螺旋孔进行移动，并移动至伸出第二延伸头815，其中，第二导电头817伸出第二延伸头815后与电磁特性测量模块电连，而第一导电头816也与电磁特性测量模块电连。

基于此，作为优选的方案，所述第二导电头817为半球型。

一方面，半球形结构的所述第二导电头817能够有效的承载外部高压设备可以向所述螺旋孔注入的高压气体，而随高压气体的不断充入而移动；另一方面，半球形结构的所述第二导电头817能够有效的实现导向，减少其与螺旋孔之前的阻力，保障移动的顺畅。

更进一步的，所述导线87上还固定有靠近于所述第二导电头817的活塞板818，所述活塞板818的外周侧设置有密封垫819。

另外，所述活塞板818与所述第二导电头817之间存在距离d，且0.5cm＜d＜2cm；

该距离配置使得：

第一：所述活塞板818与所述第二导电头817之间的距离不会过短，这样能够减少活塞板818与第二导电头817之间产生干涉情况；也即，在第二导电头817移动过程中不会与活塞板818之间产生干涉；

第二：所述活塞板818与所述第二导电头817之间的距离不会过长，这样能够使得活塞板818与第二导电头817之间的导线87部分不会产生折弯现象，进而不会影响第二导电头817的导向作用。

并且，在本实施例中，利用活塞板818来有效的承载外部高压设备可以向所述螺旋孔注入的高压气体，而随高压气体的不断充入而移动，而半球形结构的所述第二导电头817仅用于实现导向，二者具有不同的分工，保证各自的功能性能够有效的发挥。

本实施例中，所述导线87上还设置有限位环823。

限位环823的位置应当满足：初始阶段当所述限位环823卡设在第一延伸头814的内壁一侧时，活塞板818位于气路接头821远离第一导电头816的一侧，便于高压气体的介入从而冲击活塞板818。

当然，测试仓 1 中还可设置收纳所述导线87的收纳设备，在此不再赘述。

为了提高第一耦合件81和第二耦合件82之间的密封性，所述第一耦合件81和第二耦合件82相互靠近的一侧均内嵌有密封条。

密封条可以选用，橡胶密封条、硅胶密封条、聚氨酯密封条中的一种或多种，其中，橡胶密封条通常由橡胶或弹性材料制成，用于填补接缝并保持紧密的连接。橡胶密封条具有耐化学腐蚀性能，适用于各种环境；而硅胶密封条由硅胶材料制成，具有耐高温和耐化学腐蚀性能。它们在高温环境中具有良好的弹性和密封性能；另外，聚氨酯密封条具有优异的耐磨损性能和耐油性能，通常在润滑剂存在的环境中使用。

请参照图2-图4，为了实现两个耦合件之间的耦合，所述耦合件的一侧一体形成有延伸座810，所述延伸座810上可拆卸的固定有连接板811，所述连接板811上一体形成有延伸板812，所述延伸板812上固定有连接杆813，其中第一耦合件81上的连接杆连接至第一气缸88的输出端，第二耦合件82上的连接杆连接至第二气缸89的输出端。

在实施时，包括如下步骤：

S1.将测试样件4放置在拉应力测试工装6上，此时测试样件4的两个第二边对应被第一绕线模块8和第二绕线模块9所包裹；

S2.第一绕线模块8中第一气缸88和第二气缸89进行收缩动作使得第一耦合件81和第二耦合件82相互密封耦合，且使得第一螺旋孔83和第二螺旋孔84之间构成螺旋孔；

S3.利用外部高压气体冲击活塞板818，使得活塞板818沿螺旋孔进行螺旋移动，进而带动导线87绕线动作；

S4.将第一导电头816和第二导电头817电连至电磁特性测量模块；

S5.第二绕线模块9同样进行绕线动作并电连至电磁特性测量模块；

S6.利用电磁特性测量模块对测试样件4进行测量；

S7.测量结束后，工作人员将第一绕线模块8中的导线87进行复位，之后对第一气缸88和第二气缸89复位即可；第二绕线模块9进行同样复位。

实施例二：请参照图10，与实施例一不同的地方在于，本实施例中，所述的测试样件4为环形结构；

本实施例中，两个耦合件均为弧形分布的半管体结构，二者耦合后能够形成一管体结构，这种结构能够与螺旋孔相对应，弧形分布的半管体结构能够与环形结构的测试样件4相对应。

本实施例中，所述工装模块可以是夹爪机构（其为现有结构，在此不再赘述），用于夹持测试样件4的上下部分，从而实现对于所述测试样件4的定位；

本实施例中，所述工装模块设置于所述测试仓1中。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动化软磁材料磁性能测试装置，其特征在于，包括电磁特性测量模块（10）、工装模块、第一绕线模块（8）以及第二绕线模块（9）；

其中，所述工装模块用于定位测试样件（4）；

所述第一绕线模块（8）用于提供励磁绕组，所述第二绕线模块（9）用于提供测量绕组，所述励磁绕组和测量绕组对应缠绕于所述测试样件（4）上；

所述电磁特性测量模块（10）分别电连所述励磁绕组和测量绕组；

所述第一绕线模块（8）和第二绕线模块（9）的结构相同，所述第一绕线模块（8）包括两个耦合件，且当两个耦合件进行耦合后，其二者内部构成一螺旋孔，所述螺旋孔中能够穿过导线（87）进而形成绕组；

两个耦合件分别为第一耦合件（81）和第二耦合件（82），所述第一耦合件（81）和所述第二耦合件（82）均为半管体结构，且二者耦合后能够形成一管体结构；

所述第一耦合件（81）中设置有多个第一螺旋孔（83），所述第二耦合件（82）中设置有多个第二螺旋孔（84），且二者耦合后，多个所述第一螺旋孔（83）与多个所述第二螺旋孔（84）之间共同构成一螺旋孔；

所述第一耦合件（81）中底部的第一螺旋孔（83）连接有延伸于第一耦合件（81）上的第一延伸头（814），所述第一延伸头（814）与所述导线（87）之间密封滑动相连，所述第一延伸头（814）设置有气路接头（821），用于与外部高压设备相连；

所述第一耦合件（81）中顶部的第一螺旋孔（83）连接有延伸于第一耦合件（81）上的第二延伸头（815）；

所述导线（87）的两端对应固定有第一导电头（816）和第二导电头（817），用于电连所述电磁特性测量模块（10）；

所述导线（87）上还固定有靠近于所述第二导电头（817）的活塞板（818），所述活塞板（818）的外周侧设置有密封垫（819）；

所述活塞板（818）与所述第二导电头（817）之间存在距离d，且0.5cm＜d＜2cm。

2.根据权利要求1所述的一种自动化软磁材料磁性能测试装置，其特征在于，所述第二导电头（817）为半球型。

3.根据权利要求1所述的一种自动化软磁材料磁性能测试装置，其特征在于，所述导线（87）上还设置有限位环（823）。

4.根据权利要求1所述的一种自动化软磁材料磁性能测试装置，其特征在于，所述第一耦合件（81）和第二耦合件（82）相互靠近的一侧均内嵌有密封条。

5.根据权利要求1所述的一种自动化软磁材料磁性能测试装置，其特征在于，所述耦合件的一侧一体形成有延伸座（810），所述延伸座（810）上可拆卸的固定有连接板（811），所述连接板（811）上一体形成有延伸板（812），所述延伸板（812）上固定有连接杆（813），其中第一耦合件（81）上的连接杆（813）连接至第一气缸（88）的输出端，第二耦合件（82）上的连接杆（813）连接至第二气缸（89）的输出端。