CN202472447U

CN202472447U - 一种适用于硬磁材料温度特性检测装置的温度控制系统

Info

Publication number: CN202472447U
Application number: CN2011205021699U
Authority: CN
Inventors: 林安利; 范雯; 贺建; 张志高; 侯瑞芬; 王京平; 李晓菊; 胡晓荣; 戴璐; 孙安璐
Original assignee: National Institute of Metrology
Current assignee: National Institute of Metrology
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2021-12-06

Abstract

本实用新型涉及一种适用于硬磁材料温度特性检测装置的温度控制系统，包括控温单元、两个对称的加热极头、两个隔热层、线圈水冷单元和电磁铁水冷单元，所述加热极头与电磁铁极柱之间依次设有薄片加热盘和隔热层，所述控温单元按照指定温度对加热极头加热，并对电磁铁极头内部温度进行检测。所述极头之间设有样品安装位置，所述线圈水冷单元对线圈降温。本实用新型所述的温度控制系统，加热均匀，减小了误差，采用水冷线圈避免了线圈由于发生热胀冷缩，其线圈系数发生变化，造成测量不准确的问题，采用水冷电磁铁，避免了因电磁铁温度过高引起的样品磁性变化。

Description

一种适用于硬磁材料温度特性检测装置的温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种温度控制系统，尤其涉及一种适用于硬磁材料温度特性检测装置的温度控制系统，属于硬磁检测领域。

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。

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。

目前现有的硬磁材料磁特性检定装置只能基于IEC 60404-5方法测量常温下的磁特性，国际上还没有形成统一的标准在闭磁路状态下对永磁体进行高温测量。

温度控制系统是硬磁材料温度特性标准检测装置的研究重点，该系统的核心是加热极头，如图1所示，该结构由电磁铁1上、下两个加热极头4组成，每个加热极头4都由紧贴的加热盘升温，每个加热盘3内侧装有一个隔热层2，使加热盘3产生的热量不会向磁轭传导。试样、磁通探测线圈（J线圈）和磁场探测线圈（H线圈）5一起安放在两极面之间。在上下磁极中各插入一个温度传感器6用来测量加热极头的温度，温度传感器6所处位置应保证在该点所测得的温度与样品温度值一致。

加热元件使高温测量极头必然存在漏磁的问题，整个磁路变得并非完全闭合，给测量结果不可避免带来了影响。美国、德国等永磁磁性测量仪厂家采用的加热方式如图2所示，极头热源是内部埋设的硅鉬棒。将硅鉬棒均匀的埋设在加热极头内部，从而在测量过程中对其进行加热。由于硅鉬棒所占极头截面积很少，因此采用这种方式磁力线损失较少，但是采用这种方法受热不均匀，样品位于不同位置温度也不同。

并且，由于热胀冷缩，温度变化能够导致测量线圈常数显著变化。如图3所示，为了降低线圈常数的温度敏感性，高温测量线圈龙骨采用了热膨胀系数极低的石英作为制作材料。尽管如此，在室温-500℃这一较宽的温度范围内，线圈常数仍不能简单地认为恒定。国外的高温永磁测量仪线圈往往通过修正不同温度下的线圈常数来解决这一问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的磁场和温度场均匀性差、故障率高、可靠性差的不足，提供一种能够在闭磁路的条件下使样品均匀受热，并且误差较小的测量从室温到500℃的样品的高温磁特性的硬磁测量温度控制系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种适用于硬磁材料温度特性测量装置的温度控制系统，包括控温单元、两个对称的加热极头、两个隔热层、线圈水冷单元和电磁铁水冷单元，所述控温单元按照指定温度对加热极头加热，并对加热极头内部温度进行检测，所述加热极头之间设有样品安装位置，所述线圈水冷单元降低线圈温度，所述电磁铁水冷单元降低电磁铁温度。

本实用新型的有益效果是：一种适用于硬磁材料温度特性检测装置的温度控制系统，加热均匀，减小了误差，采用水冷线圈避免了线圈由于发生热胀冷缩，其线圈系数发生变化，造成测量不准确的问题，采用水冷电磁铁，避免了因电磁铁温度过高引起的样品磁性变化。

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，所述控温单元包括两个薄片加热盘、两个测温单元和控温仪，所述加热极头与电磁铁极柱之间依次设有薄片加热盘和隔热层，所述薄片加热盘直径小于加热极头，所述测温单元设于加热极头内部测量加热极头温度并将温度值传输至控温仪，所述控温仪根据测温单元传输的数据控制薄片加热盘加热极头和样品的温度。

进一步，所述线圈水冷单元包括相互连通的线圈循环水单元和线圈冷却水循环仪，所述线圈循环水单元设于线圈内部降低线圈温度，所述线圈冷却水循环仪将循环水降温并控制循环水在线圈循环水单元和线圈冷却水循环仪内循环。

进一步，所述电磁铁水冷单元包括相互连通的电磁铁循环水单元和电磁铁冷却水循环仪，所述电磁铁循环水单元设于电磁铁内部磁化绕组之间和两侧，所述电磁铁冷却水循环仪将循环水降温并控制循环水在电磁铁循环水单元和电磁铁冷却水循环仪内循环。

进一步，所述温度控制系统，还包括保温套管，所述保温套管设于样品外部并将样品密封保温。

进一步，所述薄片加热盘由丝网印刷电路板构成。

进一步，所述丝网印刷电路板采用双线并走结构。

进一步，所述薄片加热盘的厚度低于1毫米。

进一步，所述测温单元为热电偶或铂电阻。

附图说明

图1为现有技术温度控制系统结构图；

图2为现有技术温度控制系统中的加热盘结构图；

图3a为现有技术温度控制系统中的H线圈结构图;

图3b为现有技术温度控制系统中的J补偿线圈结构图；

图4为本实用新型所述的温度控制系统结构图；

图5为本实用新型所述的温度控制系统中的薄片加热盘的结构图。

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4所示，本实用新型具体实施例1所述适用于硬磁材料温度特性检测装置的温度控制系统，包括控温单元1、两个对称的加热极头4、两个隔热层5、线圈水冷单元2和电磁铁水冷单元3，所述加热极头4与电磁铁之间依次设有薄片加热盘12和隔热层5，所述控温单元1按照指定温度对加热极头加热，所述加热极头4之间设有样品安装位置，所述线圈水冷单元2降低线圈温度，所述电磁铁水冷单元3降低电磁铁温度。

所述控温单元1包括两个薄片加热盘12、两个测温单元13和控温仪11，所述加热极头4与电磁铁极柱之间依次设有薄片加热盘12和隔热层5，所述薄片加热盘12直径小于加热极头4，所述测温单元13设于加热极头4内部测量加热极头温度并将温度值传输至控温仪11，所述控温仪11根据测温单元13传输的数据控制薄片加热盘12加热极头4和样品的温度。

所述线圈水冷单元2包括相互连通的线圈循环水单元21和线圈冷却水循环仪22，所述线圈循环水单元21设于线圈内部降低线圈温度，所述线圈冷却水循环仪22将循环水降温并控制循环水在线圈循环水单元21和线圈冷却水循环仪22内循环。

所述电磁铁水冷单元3包括相互连通的电磁铁循环水单元31和电磁铁冷却水循环仪32，所述电磁铁循环水单元31设于电磁铁内部磁化绕组之间和两侧，所述电磁铁冷却水循环仪32将循环水降温并控制循环水在电磁铁循环水单元31和电磁铁冷却水循环仪32内循环。

所述温度控制系统，还包括保温套管，所述保温套管设于样品外部并将样品密封保温。

如图5所示，所述薄片加热盘12由丝网印刷电路板构成，所述丝网印刷电路板采用双线并走结构，采用这种结构，使得加热更均匀，不会造成样品放置于不同位置温度有差异的问题，所述薄片加热盘的厚度为0.8毫米，所述测温单元13采用热电偶。

如图4所示，本实用新型具体实施例2所述适用于硬磁材料温度特性检测装置的温度控制系统，包括控温单元1、两个对称的加热极头4、两个隔热层5、线圈水冷单元2和电磁铁水冷单元3，所述加热极头4与电磁铁之间依次设有薄片加热盘12和隔热层5，所述控温单元1按照指定温度对加热极头加热，所述加热极头4之间设有样品安装位置，所述线圈水冷单元2降低线圈温度，所述电磁铁水冷单元3降低电磁铁温度。

所述控温单元1包括两个薄片加热盘12、两个测温单元13和控温仪11，所述加热极头4与电磁铁极柱之间依次设有薄片加热盘12和隔热层5，所述薄片加热盘12直径小于加热极头4，所述测温单元13设于加热极头4内部测量加热极头温度并将温度值传输至控温仪11，所述控温仪11根据测温单元13传输的数据控制薄片加热盘12加热极头4和样品。

如图5所示，所述薄片加热盘12由丝网印刷电路板构成，所述丝网印刷电路板采用双线并走结构，采用这种结构，使得加热更均匀，不会造成样品放置于不同位置温度有差异的问题，所述薄片加热盘的厚度为0.5毫米，所述测温单元采用铂电阻。

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

1.一种适用于硬磁材料温度特性检测装置的温度控制系统，包括两个对称的加热极头（4）和两个隔热层（5），其特征在于，还包括控温单元（1）、线圈水冷单元（2）和电磁铁水冷单元（3），所述控温单元（1）按照指定温度对加热极头（4）加热，并对加热极头（4）内部温度进行检测，所述加热极头（4）之间设有样品安装位置，所述线圈水冷单元（2）降低线圈温度，所述电磁铁水冷单元（3）降低电磁铁温度。

2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述控温单元（1）包括两个薄片加热盘（12）、两个测温单元（13）和控温仪（11），所述加热极头（4）与电磁铁极柱之间依次设有薄片加热盘（12）和隔热层（5），所述薄片加热盘（12）直径小于加热极头（4），所述测温单元（13）设于加热极头（4）内部测量加热极头温度并将温度值传输至控温仪（11），所述控温仪（11）根据测温单元（13）传输的数据控制薄片加热盘（12）加热极头（4）和样品的温度。

3.根据权利要求2所述的温度控制系统，其特征在于，所述线圈水冷单元（2）包括相互连通的线圈循环水单元（21）和线圈冷却水循环仪（22），所述线圈循环水单元（21）设于线圈内部降低线圈温度，所述线圈冷却水循环仪（22）将循环水降温并控制循环水在线圈循环水单元（21）和线圈冷却水循环仪（22）内循环。

4. 根据权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于，所述电磁铁水冷单元（3）包括相互连通的电磁铁循环水单元（31）和电磁铁冷却水循环仪（32），所述电磁铁循环水单元（31）设于电磁铁内部磁化绕组之间和两侧，所述电磁铁冷却水循环仪（32）将循环水降温并控制循环水在电磁铁循环水单元（31）和电磁铁冷却水循环仪（32）内循环。

5.根据权利要求4所述的温度控制系统，其特征在于，所述温度控制系统，还包括保温套管，所述保温套管设于样品外部并将样品密封保温。

6.根据权利要求5所述的温度控制系统，其特征在于，所述薄片加热盘（12）由丝网印刷电路板构成。

7.根据权利要求6所述的温度控制系统，其特征在于，所述丝网印刷电路板采用双线并走结构。

8.根据权利要求7所述的温度控制系统，其特征在于，所述薄片加热盘（12）的厚度低于1毫米。

9.根据权利要求1至8任一项所述的温度控制系统，其特征在于，所述测温单元（13）为热电偶。

10.根据权利要求1至8任一项所述的温度控制系统，其特征在于，所述测温单元（13）为铂电阻。