CN202362442U - 硬磁材料温度特性检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及硬磁材料温度特性检测装置，包括控制和数据处理单元、磁场和磁感测量单元、温度控制单元和磁化单元，所述控制和数据处理单元与磁场和磁感测量单元和磁化单元分别数据连接，所述磁化单元与温度控制单元相连接。本实用新型所述的硬磁材料温度特性检测装置，能够在闭磁路的条件下测量从室温到500℃的样品的高温磁特性，不仅用于钕铁硼磁体，更可用于具有较低温度系数和较高居里温度地SmCo5系、Sm2Co17磁体，解决了高温下稀土永磁材料磁特性的测量问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁性材料特性测量装置，尤其涉及硬磁材料温度特性检测装置，属于测量领域。
背景技术
永磁材料具有能量转换功能，可以将机械能与电磁能相互转换。利用其能量转换功能和磁的各种物理效应(如磁共振效应、磁力学效应、磁光效应等)可将永磁材料做成多种形式的永磁功能器件。这些功能器件已成为计算机、网络信息、通讯、航空航天、能源、交通、医疗、办公自动化、家电等高技术领域的核心功能器件。永磁材料以其广泛的技术基础和应用背景，正日益成为社会发展中重要的物质基础之一。
烧结钕铁硼是人类目前使用的磁性能最强的永磁体，它具有很高磁能积和超高的内禀矫顽力，是制造效能高、体积小、重量轻的工业磁性功能器件的理想材料，在现代高新技术领域起着举足轻重的作用。其不足之处是磁性随温度的变化改变较大，其剩磁和矫顽力的温度系数分别达到了0.1％和0.6％以上。
近年来，随着稀土永磁材料应用领域的扩展和在信息技术、风力发电、混合动力汽车、精密电机和防爆电机等高技术领域应用的深入，人们对磁性材料的高温磁性能的稳定性问题(如高温退磁曲线、温度系数、最大工作温度、不可逆损失等的测量)重视程度不断提高。航天器、卫星、导弹、核潜艇等国防领域则明确要求稀土永磁体在不同温度下各项磁性能的准确数值。用永磁材料制造的设备和器件一般需要在恒定的稳态下工作，然而在一些使用领域中，环境温度有可能处在极端的情况。在风力发电机组内部，气温变化范围在-40℃～150℃；宇航飞行器的气温变化范围可达-60℃～200℃；早在2000年，美国国防部提出了最高使用温度大于450℃的永磁材料的需求，这些材料主要应用于新一代飞行器的发动机系统，以及用电子元器件替代原有的液压传动系统，以提高飞行器的可靠性和降低飞行器的维护难度。磁性器件的设计要求永磁材料提供已知的温度特性。现实的需求推动了研究的发展，从1996年至今(主要在美国)出现了高温磁体的研究热潮，如何改善稀土永磁材料的温度稳定性已经成为材料制造者和使用者关注的问题之一。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供可以测量硬磁材料在高温下的各种特性的硬磁材料温度特性检测装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：硬磁材料温度特性检测装置，包括控制和数据处理单元、磁场和磁感测量单元、温度控制单元和磁化单元，所述控制和数据处理单元接收磁场和磁感测量单元传输的数据，所述磁化单元接收控制和数据处理单元传输的数据，所述磁化单元与温度控制单元相连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的硬磁材料温度特性检测装置，能够在闭磁路的条件下测量从室温到500℃的样品的高温磁特性，不仅用于钕铁硼磁体，更可用于具有较低温度系数和较高居里温度地SmCo5系、Sm2Co17磁体，解决了高温下稀土永磁材料磁特性的测量问题。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述控制和数据处理单元包括依次连接的计算机和打印机。
进一步，所述磁场和磁感测量单元包括J积分器和H积分器、J线圈和H线圈、模数转换卡，所述模数转换卡与计算机数据连接，所述J线圈和H线圈分别通过J积分器和H积分器与模数转换卡相连接。
进一步，所述磁化单元包括依次连接的数模转化卡、励磁电源和电磁铁，所述励磁电源通过数模转化卡与计算机相连接。
进一步，所述电磁铁包括对称分布的两个磁轭、对称分布的两个加热极头、两个极柱和四个磁化绕组，所述两个极柱分别与加热极头相连接，所述磁化绕组缠绕与极柱外部并位于磁轭内部。
进一步，所述电磁铁冷却单元包括相互连接的电磁铁冷却水循环管和电磁铁冷却水循环机，所述电磁铁冷却水循环管设于磁轭内部磁化绕组之间和两侧，所述电磁铁冷却水循环机设于电磁铁外部。
进一步，所述温度控制单元包括控温仪、测温仪、电加热单元和线圈温度控制单元，所述控温仪与电加热单元、测温仪相连接，所述测温仪设于电磁铁极头内部，所述线圈温度控制单元包括相互连接的线圈冷却水循环管和线圈冷却水循环机，所述线圈冷却水循环管设于J线圈和H线圈内部，所述线圈冷却水循环机设于线圈外部。
进一步，所述冷却循环单元为冷却水循环单元。
进一步，所述电磁铁冷却单元为冷却水循环单元。
附图说明
图1为本实用新型所述的装置的剖面图；
图2为本实用新型所述的装置的磁场和磁感测量单元结构图；
图3为本实用新型所述的装置的温度控制单元结构图；
图4为本实用新型所述的装置的电磁铁结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，具体实施例1，应用本实用新型所述的硬磁材料温度特性检测装置测量一个44H档的钕铁硼作为试验样品在室温到200℃范围内的磁特性，本装置包括控制和数据处理单元1、磁场和磁感测量单元2、温度控制单元3和磁化单元4，所述控制和数据处理单元1接收磁场和磁感测量单元2传输的数据，所述磁化单元4接收控制和数据处理单元1传输的数据，所述磁化单元4与温度控制单元3相连接，所述控制和数据处理单元1向磁化单元4传输控制数据，所述磁化单元4对样品进行励磁，所述温度控制单元3对样品进行加热、测温并记录数据，并将数据传输至控制和数据处理单元1。
所述控制和数据处理单元1包括依次连接的计算机11和打印机12。
如图2所示，所述磁场和磁感测量单元2包括J积分器21和H积分器22、J线圈23和H线圈24、模数转换卡25，所述模数转换卡25与计算机11数据连接，所述J线圈23和H线圈24分别通过J积分器21和H积分器22与模数转换卡25相连接。
所述磁化单元4包括依次连接的数模转化卡41、励磁电源42、电磁铁43和电磁铁冷却单元44，所述励磁电源42通过数模转化卡41与计算机11相连接。
如图4所示，所述电磁铁43包括对称分布的两个磁轭431、对称分布的两个加热极头432、两个极柱433、四个磁化绕组434和丝杠435，所述两个极柱433分别与加热极头432相连接，所述两个磁轭431、两个极柱433、两个加热极头432和试验样品构成闭合回路，所述四个磁化绕组434分别缠绕于两个极柱433外部，通过旋转丝杠435可以控制极柱433上下移动，使两个加热极头432之间产生空间放置样品。
所述电磁铁冷却单元44包括相互连接的电磁铁冷却水循环管和电磁铁冷却水循环机，所述电磁铁冷却水循环管设于磁轭431内部磁化绕组434之间和两侧，所述电磁铁冷却水循环机设于电磁铁43外部。
如图3所示，所述温度控制单元3包括控温仪31、测温仪32、电加热单元和线圈温度控制单元33，所述控温仪31与电加热单元、测温仪32相连接，所述测温仪32设于加热极头432内部，用于测量加热极头432温度，所述线圈温度控制单元33包括相互连接的线圈冷却水循环管和线圈冷却水循环机，所述线圈冷却水循环管设于J线圈23和H线圈24内部，所述线圈冷却水循环机设于线圈外部。
所述冷却循环单元和电磁铁冷却单元都采用冷却水循环制冷。
测量前，将控制和数据处理单元1、磁场和磁感测量单元2、温度控制单元3和磁化单元4开启，将所述44H档的钕铁硼放入电磁铁两加热极头432之间、并位于J线圈23中间，操作温度控制单元3对样品进行加热并保持一段时间，计算机11通过数模转化卡41向励磁电源42发出励磁电流信号，同时通过励磁信号对测量过程进行控制，在励磁电流的作用下，电磁铁43产生变化的磁化场，于此同时H线圈24将J线圈23感应样品所处位置的磁场和磁通信号，H积分器22将与磁场成正比的信号、J积分器21将与样品磁极化强度成正比的信号送到双通道模数转换器25中，模数转换器25将两通道的电压信号由模拟量变成数字量后送到计算机11中，计算机11获得整周期测量信号后，利用软件技术对其进行计算处理，最后给出预设温度下的样品退磁曲线和各种测量结果，样品温度恒定后，整个测量过程约耗时1分钟左右。
具体实施例2，应用本实用新型所述的硬磁材料温度特性检测装置测量一个2:17型钐钴磁体作为试验样品在400℃时的磁特性。
测量前，将控制和数据处理单元1、磁场和磁感测量单元2、温度控制单元3和磁化单元4开启，将所述2:17型钐钴磁体放入电磁铁两加热极头432之间、并位于J线圈23中间，操作温度控制单元3对样品进行加热并保持一段时间，计算机11通过数模转化卡41向励磁电源42发出励磁电流信号，同时通过励磁信号对测量过程进行控制，在励磁电流的作用下，电磁铁43产生变化的磁化场，于此同时H线圈24将J线圈23感应样品所处位置的磁场和磁通信号，H积分器22将与磁场成正比的信号、J积分器21将与样品磁极化强度成正比的信号送到双通道模数转换器25中，模数转换器25将两通道的电压信号由模拟量变成数字量后送到计算机11中，计算机11获得整周期测量信号后，利用软件技术对其进行计算处理，最后给出预设温度下的样品退磁曲线和各种测量结果，样品温度恒定后，整个测量过程约耗时1分钟左右。
测量结果为，2:17型钐钴磁体在400℃，各项磁性参数相对标准偏差分别为：剩磁(Br)0.43％、内禀矫顽力(HcJ)1.06％、矫顽力(HcB)0.71％、最大磁能积((BH)max)0.92％。尽管400℃高温下装置的各项不确定度都较为可观
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.硬磁材料温度特性检测装置，包括控制和数据处理单元、磁场和磁感测量单元和磁化单元，其特征在于，还包括温度控制单元，所述控制和数据处理单元接收磁场和磁感测量单元传输的数据，所述磁化单元接收控制和数据处理单元传输的数据，所述磁化单元与温度控制单元相连接。
2.根据权利要求1所述的硬磁材料温度特性检测装置，其特征在于，所述控制和数据处理单元包括依次连接的计算机和打印机。
3.根据权利要求2所述的硬磁材料温度特性检测装置，其特征在于，所述磁场和磁感测量单元包括J积分器和H积分器、J线圈和H线圈、模数转换卡，所述模数转换卡与计算机数据连接，所述J线圈和H线圈分别通过J积分器和H积分器与模数转换卡相连接。
4.根据权利要求3所述的硬磁材料温度特性检测装置，其特征在于，所述磁化单元包括依次连接的数模转化卡、励磁电源和电磁铁，所述励磁电源通过数模转化卡与计算机相连接。
5.根据权利要求4所述的硬磁材料温度特性检测装置，其特征在于，所述电磁铁包括对称分布的两个磁轭、对称分布的两个加热极头、两个极柱和四个磁化绕组，所述两个极柱分别与加热极头相连接，所述磁化绕组缠绕与极柱外部并位于磁轭内部。
6.根据权利要求5所述的硬磁材料温度特性检测装置，其特征在于，所述电磁铁冷却单元包括相互连接的电磁铁冷却水循环管和电磁铁冷却水循环机，所述电磁铁冷却水循环管设于磁轭内部磁化绕组之间和两侧，所述电磁铁冷却水循环机设于电磁铁外部。
7.根据权利要求6所述的硬磁材料温度特性检测装置，其特征在于，所述温度控制单元包括控温仪、测温仪、电加热单元和线圈温度控制单元，所述控温仪与电加热单元、测温仪相连接，所述测温仪设于电磁铁极头内部，所述线圈温度控制单元包括相互连接的线圈冷却水循环管和线圈冷却水循环机，所述线圈冷却水循环管设于J线圈和H线圈内部，所述线圈冷却水循环机设于线圈外部。
8.根据权利要求7所述的硬磁材料温度特性检测装置，其特征在于，所述冷却循环单元为冷却水循环单元。
9.根据权利要求1至8任一项所述的硬磁材料温度特性检测装置，其特征在于，所述电磁铁冷却单元为冷却水循环单元。
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