CN201281703Y - 磁性材料件的测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种磁性材料件的测试装置，所述测试装置包括：底板；框架，所述框架设置在底板上；第一极头，所述第一极头支撑在所述框架上；第二极头，所述第二极头设置在所述底板上，所述第二极头与所述第一极头相对且彼此隔开预定距离，其中被测试的磁性材料件适于放置到第一极头和第二极头之间；第一加热元件和第二加热元件，所述第一加热元件和第二加热元件分别设置在所述第一极头和第二极头彼此相对的端面上。利用该测试装置，可以在短时间内使磁性材料件快速老化，以考核例如磁钢的磁性材料件的稳定性和耐久性，同时该测试装置降低了测试所需的成本。

Description

磁性材料件的测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种材料的测试装置，尤其是涉及一种用于混合动力以及电动车辆上的永磁电机的磁钢测试装置。

背景技术

例如钕铁硼稀土永磁材料的磁钢在电机中已有广泛应用，特别是将它作为转子的磁极已很常见。例如在CN 2112900U的实用新型中，就公开了一种有稀土永磁材料制成的电机转子部件。随着一系列高性能磁钢、特别是稀土永磁材料的问世，永磁电机得到了更大范围的运用，特别是应用在混合动力以及电动车辆上的主驱电机上，所述主驱电机基本上都为永磁同步电机。

在未使用磁钢的普通电机中，当电机运行时，电机需要励磁才能开始运转，而启动时的励磁电流需要耗费大量的电能。与此相比，在使用了稀土永磁体的电机电动机中，由于不需要励磁线圈和直流电源，电机刚开始运行时不需要耗费大量的电能来进行励磁，从而也就不存在励磁损耗，而直接依靠其本身的永磁体就能快速启动，从而在运行中也会省去转动时所要消耗的电能，也不需要滑环炭刷。由此，提供了与使用励磁线圈的普通电机所不具备的优点，例如结构简单、运行可靠、效率高等。

但是，磁钢在电机内部受到多种冲击因子的影响。作为永磁同步电机的核心部件的磁钢，其稳定性、寿命对电机的稳定性和寿命有直接的影响。在这些影响因子中，对磁钢影响最大的因子为高温、低温、振动、磁负荷和磁冲击等。而如果直接使用制造好的永磁电机来测试磁钢的性能，不仅成本高、周期长，而且传统的测试设备体积大、制造成本昂贵。

因此，这就极其需要设计一种磁钢测试装置来模拟磁钢在电机内的受到的各种冲击因子的影响。且该测试装置能在短时间内使磁钢快速老化，以考核磁钢的稳定性和耐久性。

实用新型内容

基于上述原因，本实用新型需要提供一种磁钢测试装置，该磁钢测试装置能够：模拟磁钢在整机中受到的高低温的影响；模拟磁钢在整机中受到的振动的影响；模拟磁钢在整机中受到的磁负荷的影响；模拟磁钢在整机中受到的磁冲击的影响；增加各冲击因子的强度，使磁钢快速老化；以及控制各冲击因子的能量，定量地分析对磁钢的影响。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种磁钢测试装置，其中所述测试装置可以包括：底板；框架，所述框架可以设置在底板上；第一极头，所述第一极头可以支撑在所述框架上；第二极头，所述第二极头可以设置在所述底板上，所述第二极头与所述第一极头相对且彼此可以隔开预定距离，其中被测试的磁性材料件可适于放置到第一极头和第二极头之间；第一加热元件和第二加热元件，所述第一加热元件设置在第一极头的端面上、所述第二加热元件设置在所述第二极头的端面上，所述第一极头的端面和所述第二极头的端面彼此相对。

进一步地，所述测试装置可以进一步包括温度降低装置，其中所述底板、框架、第一极头、第二极头设置在所述温度降低装置内。

进一步地，所述第一极头和第二极头可以分别包括第一盖件和第二盖件，所述第一盖件连接到第一极头上并覆盖住第一加热元件，第二盖件可以连接到第二极头上并覆盖住所述第二加热元件。

进一步地，所述第一加热元件与所述第一极头的所述端面之间可以设置有第一绝热部件；所述第二加热元件和所述第二极头的所述端面之间可以设置有第二绝热部件。

进一步地，发热元件的加热温度范围可以为30℃-150℃。

进一步地，所述第一极头和第二极头可以分别为圆柱体形。

进一步地，所述脉冲电流的峰值电流可以为所述恒定电流的1-1.2倍。通过上述加热元件以及温度降低装置，可以达到模拟磁钢在整机中受到的高低温的影响的效果。

进一步地，所述测试装置的第一极头上设置有磁负荷线圈和磁冲击线圈，从而可以方便地模拟磁钢在整机中受到的磁负荷的影响以及模拟磁钢在整机中受到的磁冲击的影响。

进一步地，所述测试装置的底板的下部设置有对所述磁钢提供振动的振动台。利用该振动台可以对磁钢在三个坐标的方向上进行振动，从而实现对磁性材料件的振动模拟效果。

此外，将上述的测试装置的部件同时作用，就可以模拟复杂环境下对于磁性材料件、特别是磁钢材料件的工作环境的模拟效果，即本实用新型集成了上述各种冲击因素对磁钢的影响，从而可以模拟磁钢在电机里的实际情况，并可使磁钢快速老化，以测试磁钢的质量。从而根据本实用新型的测试装置，利用简单的结构就可以实现复杂工作环境的模拟，降低了磁性材料件、特别是磁钢材料件的测试成本。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型的用于磁性材料件的测试装置的剖视图；以及

图2是根据本实用新型的用于磁性材料件的测试装置的局部放大图。

附图标记说明

1、磁钢件；2、2’、加热元件；3、隔热板；4、磁负荷线圈；5、磁冲击线圈；6、上极头；7、上板；8、低温箱；9、框架；10、下极头；11、底板；12、振动台；13、铝套；14、螺栓；15、上压板；16、16’：热传感器；17、17’：端盖。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

在下面的详细说明中，使用磁钢件作为示例来详细说明根据本实用新型的磁性材料件的测试装置，但是需要指出的是，普通技术人员显然可以将本测试装置用于测试任何磁性材料所形成的部件，从而确定该材料在各种复杂工作环境下的材料性能。由此，本实用新型的测试件不仅仅限于磁钢件，其只是出于说明的目的，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

图1显示了根据本实用新型的用于磁性材料件的测试装置的剖视图。其中用于测试磁钢件1的该测试装置包括：底板11；框架9，所述框架9设置在底板11上；上极头6，所述上极头6支撑在所述框架9上；下极头10，所述下极头10设置在所述底板11上，所述下极头10与所述上极头6相对且彼此隔开预定距离，其中被测试的磁钢件1适于放置到上极头6和下极头10之间；磁钢件加热元件2，2’，所述磁钢件加热元件2，2’分别设置在所述上极头6和下极头10彼此相对的端面上。

下面详细说明根据本实用新型的上极头6的详细构造。在本实用新型的一个实施例中，该上极头6可以由导磁性能良好的材料制造、例如电工纯铁，由此当在上下极头6、10中形成磁路时，能够在上下极头6、10形成均匀的磁力线分布。且进一步地，为了组装和后续安装线圈的需要(将在后面进行详细说明)，该上极头6可以形成为圆柱体形状。所述下极头10可以与所述上极头6相似地形成。

在图1所示的测试装置中，所述下极头10通过多个螺栓14固定在底板上。所述上极头6与上压板15固定连接，且该上压板15通过螺栓(未示出)固定到与框架9固定接合的上板7，从而起到对上极头6的固定作用。在需要替换磁钢件1或者对上极头6进行安装维护时，可以通过卸载所述螺栓而卸下所述上极头。

为了保证所述上下极头6、10的对准，在所述下极头10的外周设置对准用铝套13，当处于工作状态下时，所述上极头6可以插入到所述容纳下极头10的铝套13中。

下面结合图2详细说明根据本实用新型的测试装置的上下极头6、10的相对端面处的放大图。如图2中所示，所述上极头6的与下极头10正对的端面上分别设置有端盖17、17’，所述端盖17紧固在所述上极头6的端面上，其中容纳有例如发热云母的加热元件2和隔热板3，在加热元件靠近端盖17的一侧的中央设置有热传感器，用于传感加热的温度。而隔热板3用于防止加热元件2产生的热通过上极头6传递到磁负荷线圈4或者磁冲击线圈5，从而造成对磁负荷线圈4或者磁冲击线圈5的负面影响。所述端盖17可以螺纹连接到所述上极头6的端面上。所述上极头6的该构造可是使得更换加热元件和热传感器非常方便，尤其是在该测试装置出现故障时。普通技术人员显然知道可以通过其他任何已知的手段将该端盖17连接到所述上极头上，由此该连接方式只是为了说明的目的，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

所述下极头10具有与上述的下极头6的端盖相似的结构，即所述下极头10与上极头6相当的端面处用盖件17’盖住，且其中容纳有例如发热云母的加热元件2’和隔热板3’，在加热元件靠近端盖17’的一侧的中央设置有另一热传感器，用于传感下极头10处的加热温度。而隔热板3’用于防止加热元件2’产生的热通过下极头10传递到底板11。所述端盖17’可以螺纹连接到所述下极头10的端面上。所述下极头10的该构造可是使得更换加热元件和热传感器非常方便，尤其是在该测试装置出现故障时。

进一步地，为了在上下极头之间牢固地固定所述磁钢件1，在所述铝套中与下极头10接触的部位处可以进一步设置有凹槽，所述凹槽可以根据磁钢件1的尺寸而适当调节，从而防止在对所述磁钢件1进行振动时所述磁钢件1沿着垂直于上下极头的轴线的方向的平面的不稳定移动。

回到图1，下面将结合图1来说明实现模拟磁钢在整机中受到的磁负荷的影响以及模拟磁钢在整机中受到的磁冲击的影响的结构。

在用磁钢制造的例如电极的转子中，由于电机中的磁场的影响，可能导致磁钢在BH曲线的拐点之下工作，从而导致磁钢磁性能的永久性下降。由此需要提供一种技术手段来模拟这种操作环境。在上极头6中的圆柱形主体上，分别缠绕有磁负荷线圈4和磁冲击线圈5，所述磁负荷线圈4和所述磁冲击线圈5相邻设置，且通过螺栓(未示出)固定到所述上极头6的主体上。在工作状态下，所述磁负荷线圈4和磁冲击线圈5分别通入稳定电流和尖峰或者脉冲电流，以模拟所述磁钢的磁负荷和磁冲击影响(这将在下面进行详细说明)。

为了模拟磁钢件1的振动的影响，在所述底板11的下部设置有一种振动台，所述振动台可以提供三个坐标轴方向的振动，并可调节振动的加速度、振幅等。该振动台通常包括控制仪、功率放大器以及台体构成，由于振动台是本领域普通技术人员所已知的标准配件，从而此处将省去对其的详细说明。振动台可以从中国江苏省苏州市苏州试验仪器总厂获得，型号例如为DC-1000-13/RC-2000。

进一步地，为了模拟所述测试装置进一步包括温度降低装置8，其中所述底板11、框架9、第一极头6、第二极头10设置在所述温度降低装置8内。由于该温度降低装置8是本领域普通技术人员所已知的标准配件，从而为简洁的目的，此处将省去对其的详细说明。该温度降低装置可以从信息产业部第五电子研究所获得，型号为CEEC-THV-120C(低温箱)。在本实用新型的一个实施例中，所述温度降低装置8的温度调节范围为0℃～-40℃。

需要进一步说明的是，如果将上述所有部件同时工作，就可以模拟复杂环境对磁钢的影响(这将在下述操作中进行详细说明)。

下面将对根据本实用新型的用于磁性材料件的测试装置对磁钢件1的模拟操作方式进行详细说明。

1、高温模拟

如图2所示，磁钢1被夹持在上下极头6、10之间，在上极头6和下极头10中分别装入了例如发热云母的加热元件2、2’，发热云母在通电后会发热，根据模拟的材料的不同，可是选择适当型号或者类型的加热元件，并可以使磁钢件的温度由室温上升到200℃。通常，电机使用温度均低于200℃，特别是例如电动车的电机，其电机内最高温度一般为150℃，从而根据本实用新型的上述构造完全能够模拟磁钢在电机内受到的高温因子的影响。此外，在上下极头6、10和发热云母2、2’之间可以加入了隔热板，以防止极头将高温传递到线圈处，造成线圈温度过高。

2、低温模拟

如图1所示，温度降低装置8为低温箱，磁钢在电机内特别是电动车内其温度下限一般为-40℃，选择适当型号的低温箱，通电一段时间后可以使磁钢的温度均匀地降到-40℃，并可以在老化中完全保持该温度不变，从而模拟了磁钢在例如电机的装置内受到的低温因子的影响。

3、振动模拟

如图1所示，组件12为振动台，磁钢在电机内受到的振动一般不大，但对于汽车用电机特别是电动车用主驱电机，磁钢受到的振动比较大，一般汽车厂和常规规范均对汽车电机因承受多大的振动进行了规定，而通过调节本测试装置中的振动台12的振动加速度、振幅、振动方位等参数，就可以方便地模拟磁钢在电机内受到的振动因子的影响。

4、磁负荷模拟

在使用磁钢的例如电机的装置中，由于磁钢受到定子或转子线圈磁场的影响，从而在直流电机中，磁钢的一端受到注磁影响，另一端受到退磁的影响；而在永磁同步电机中，由于输出需要，常常在高速时对电机进行弱磁控制，即用定子线圈产生的磁场对磁钢进行消磁，而在高温下，磁钢BH曲线中存在一个拐点，磁钢在此回复线运行中，如果工作点在拐点以下，则会造成磁钢磁性能的永久性下降。

在设置有磁负荷线圈4和磁冲击线圈5的上极头6的情况下，当对磁负荷线圈4通入导电电流之后，所述磁负荷线圈4产生的磁通通过上极头6、上板7、框架9、底板11、下极头10、磁钢件1而构成一个闭合的磁回路，从而在上下极头间形成平行磁场，通过调节励磁电流的大小，可以完全模拟电机高功率高速度运行时，磁钢在电机内部受到的磁负荷的影响。在本实用新型的一个实施例中，为了在放置磁钢件的中央区域附近获得均匀的磁场分布，所述上极头6形成为圆柱体形，从而通过圆柱体主体中的中心附近的磁力线能够均匀地分布。

5、磁冲击模拟

如4中所描述的结构中，在例如电机的部件的运行过程中，由于现实控制时，其电流控制不是理想恒定电流，且经常出现尖峰或者脉冲电流，而尖峰或者脉冲电流一般为稳定电流的1.2倍左右，这样就会对电机内的磁钢就有一个磁场冲击的作用。相似地，所述磁冲击线圈5所产生的磁通通过上极头6、上板7、框架9、底板11、下极头10、磁钢件1而构成一个闭合的磁回路，从而在上下极头间形成平行磁场，在磁负荷模拟中通断磁冲击线圈就可以对磁钢在电机内受到的磁冲击进行模拟。在本实用新型的一个实施例中，上述的磁负荷线圈4也可以用作所述磁冲击线圈，即向所述磁负荷线圈4中输入尖峰或者脉冲电流，所述脉冲电流不超过稳定电流的1.2倍。

6、磁钢快速老化模拟

在该操作中，将老化方案中的高(低)温、振动、磁负荷、磁冲击等冲击因子全部打开、通过调整各冲击因子的参数，使其冲击效果大于磁钢在电机内部受到的冲击因子的影响，可以使得磁钢快速老化，老化完成之后便可以进行磁钢本体磁性能参数的测试，从而可以方便地考核所述磁性材料的退磁效果。

通过上述的根据本实用新型的用于磁性材料件的测试装置以及其操作的描述可见，与现有技术相比，本实用新型所具有多种优点和有益效果，例如性能的提高、成本的降低等。由于磁钢在电机内部工作情况的模拟在电机设计中一直存在较大的困难，到目前为止，本领域均未发明出具有良好技术效果的装置和方法。

通过上述的描述可见，根据本实用新型的用于磁性材料件的测试装置具有如下优点：

1、可以完全模拟磁钢在电机内部受到的主要冲击因子对磁钢的影响；

2、在老化中可以不用让电机进行高速高功率运行，而直接对单块磁钢进行快速老化，节约了大笔资金和时间；

3、可以实现对多种材料、多种尺寸磁钢的快速老化；

4、各种冲击因子的冲击能量可以控制，方便分析磁钢受到不同能量冲击因子的影响；以及

5、可以方便地考核低温冲击因子对磁钢的影响。

由此，本实用新型的用于磁性材料件的测试装置通过使用简单的结构实现了复杂情况下的磁钢测试、考核要求，节约了成本和时间，方便工业中大规模的采用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1、一种磁性材料件的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：

底板；

框架，所述框架设置在底板上；

第一极头，所述第一极头支撑在所述框架上；

第二极头，所述第二极头设置在所述底板上，所述第二极头与所述第一极头相对且彼此隔开预定距离，其中被测试的磁性材料件适于放置到第一极头和第二极头之间；

第一加热元件和第二加热元件，所述第一加热元件和第二加热元件分别设置在所述第一极头和第二极头彼此相对的端面上。

2、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一极头和第二极头分别包括第一盖件和第二盖件，所述第一盖件连接到第一极头上并覆盖住第一加热元件，第二盖件连接到第二极头上并覆盖住所述第二加热元件。

3、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一加热元件与所述第一极头的所述端面之间设置有第一绝热部件；所述第二加热元件和所述第二极头的所述端面之间设置有第二绝热部件。

4、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，发热元件的加热温度范围为30℃-150℃。

5、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一极头和第二极头分别为圆柱体形。

6、根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述第一极头上缠绕有磁负荷线圈，其中所述磁负荷线圈中通入恒定电流。

7、根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述第一极头上进一步缠绕有磁冲击线圈并且与所述磁负荷线圈相邻，其中所述磁冲击线圈通入脉冲电流。

8、根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述脉冲电流的峰值电流为所述恒定电流的1-1.2倍。

9、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述底板的下部设置有对所述磁钢提供振动的振动台。

10、根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置进一步包括温度降低装置，其中所述底板、框架、第一极头、第二极头设置在所述温度降低装置内。

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