CN212781188U - 一种磁性材料直流磁特性测定实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种磁性材料直流磁特性测定实验装置，测量材料直流磁特性时，对样品进行退磁和磁锻炼，在环形样品的微小平行间隙放置铜间隙垫，铜间隙垫的空腔供插入特斯拉计探头，可用数字特斯拉计式测量微小间隙中的磁感应强度。本实用新型结构简单且直观，铁磁材料做成U形和I形，竖直叠放成环形铁磁，可方便更换不同的铁磁材料；使用铜间隙垫，可保持间隙大小一致和特斯拉计探头在间隙中正确位置；换向开关使电流方向不断改变。可得到一个对称而稳定的磁滞回线，提高了测量的准确度，减小测量误差，使得测量重复性好；可用于大专院校的物理实验教学。
Description
技术领域
本实用新型属于教学实验装置领域，尤其涉及一种磁性材料直流磁特性测定实验装置。
背景技术
铁磁材料主要用在电机制造业和IT业中，对铁磁材料性能的研究，在理论上或实用上都有很重要的意义。
铁磁性物质的磁化过程很复杂，这主要是由于它具有磁性的原因。一般都是通过测量磁化场的磁场强度H和磁感应强度B之间和关系来研究其磁化规律的。
铁磁材料分为硬磁、软磁两类；硬磁材料的磁滞回线宽，适宜制作永久磁铁；软磁材料的磁滞回线窄，常用作动态条件下工作的变压器等。磁滞回线是该材料的重要特性，测磁滞回线是国内大专院校物理必做实验，也是相关设计的依据。
目前高校普遍采用交流正弦电对铁磁材料进行磁特性测量，材料中不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗，因而测得磁滞回线的面积偏大些。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种磁性材料直流磁特性测定实验装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种磁性材料直流磁特性测定实验装置，包括恒流电源、换向开关、环形铁芯、磁化线圈、铜间隙垫和特斯拉计；其中，环形铁芯开有平行间隙，铜间隙垫插入所述平行间隙；磁化线圈套在环形铁芯上，恒流电源通过换向开关连接磁化线圈。
进一步地，所述铜间隙垫开有空腔，特斯拉计探头插入所述空腔。
进一步地，所述环形铁芯由U形铁芯和I形铁芯组成。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种磁性材料直流磁特性测定实验装置，测量材料直流磁特性时，对样品进行退磁和磁锻炼，在环形样品的微小平行间隙放置铜间隙垫，铜间隙垫的空腔供插入特斯拉计探头，可用数字特斯拉计式测量微小间隙中的磁感应强度B，具有以下特点：
(1)结构简单且直观，铁磁材料做成U形和I形，竖直叠放成环形铁磁，可方便更换不同的铁磁材料。
(2)使用铜间隙垫，可保持间隙大小一致和特斯拉计探头在间隙中均匀磁场位置。
(3)换向开关使电流方向不断改变。可得到一个对称而稳定的磁滞回线，提高了测量的准确度，减小测量误差，使得测量重复性好；可用于大专院校的物理实验教学。
附图说明
图1是铁磁材料样品结构示意图；
图2是实验测量框图；
图3是铜间隙垫示意图；
图中：1U形铁芯、2平行间隙、3铜间隙垫、4特斯拉计探头、5磁化线圈、6I形铁芯、7换向开关、8恒流电源、9特斯拉计、10环形铁芯。
具体实施方式
本实用新型提供一种结构简单且直观，使用方便，并能提高测量准确度的磁性材料直流磁特性测定实验装置。采用直流或近似直流电对铁磁材料进行磁特性测量，无涡流损耗等，可得到铁磁材料的基本磁性能，测得磁滞回线的面积正常。
如图1～2所示，一种磁性材料直流磁特性测定实验装置，包括U形铁芯1、I形铁芯6、平行间隙2、铜间隙垫3、特斯拉计探头4、磁化线圈5、换向开关7、恒流电源8和特斯拉计9。待测的铁磁材料做成U形和I形分别为U形铁芯1和I形铁芯6，竖直叠放组成环形铁芯10，可方便更换不同铁磁材料供实验所需；环形铁芯10的磁路中，U形铁芯1一边稍短使其与I形铁芯6上方结合处保留一个狭窄的平行间隙2；U形铁芯1较长边上套一个磁化线圈5，恒流电源8通过换向开关7连接磁化线圈5，对其施加可调大小及电流方向的恒定直流电。
平行间隙2插入一个铜间隙垫3；如图3所示，铜间隙垫3开有可插入特斯拉计探头4的空腔，铜间隙垫3可保持更换铁芯后间隙大小一致并保持特斯拉计探头4在间隙中均匀磁场位置。特斯拉计探头4连接数字式特斯拉计9测量平行间隙2均匀磁场区中间部位的磁感应强度B，得到待测磁性材料的直流磁滞回线和初始磁化曲线。环形铁芯10更换后只要套同一磁化线圈5和插同一铜间隙垫3就可以了。竖直叠放可利用较重的U形铁芯紧压I形铁芯，以保证间隙不变。
磁化线圈5施加恒定直流电，换向开关7使电流方向可以改变，对样品进行反复磁化，即“磁锻炼”。在对磁化电流最大值Im进行磁锻炼的基础上，对应每个磁化电流Ik值，都用数字式特斯拉计测量平行间隙均匀磁场区中间部位的磁感应强度B，得到该磁性材料的直流磁滞回线和初始磁化曲线。为了获不同大小的磁滞回线，该磁化电流最大值设为不同Im，再测每个不同的Ik值下的B值，使样品反复的磁化，可以得到一簇磁滞回线，把每个磁滞回线的顶点以及坐标原点O连接起来，得到基本磁化曲线。
测量初始磁化曲线或基本磁化曲线都必须由原始状态开始，磁化场的磁场强度H＝0，B＝0，因此测量前必须对待测量样品进行退磁，以消除剩磁。
为了得到一个对称而稳定的磁滞回线，必须对样品进行反复磁化，即“磁锻炼”。这可以采取保持最大磁化电流Im大小不变，利用电路中的换向开关7使电流方向不断改变。在环形铁芯10样品的磁化线圈5中通过的电流为I，则磁化场的磁场强度H为：
其中，N为磁化线圈5的匝数，
为铁磁样品平均磁路长度，H的单位为A/m。
为了从平行间隙2中间部位测得样品的磁感应强度B值，样品的方形截面的长和宽的长度均大于或等于平行间隙2宽度lg的8－10倍，且铁芯的平均磁路长度
远大于间隙宽度lg，这样才能保证间隙中有一个区域的磁场是均匀的，测到的磁感应强度B的值，才能真正代表样品中磁场在此部位实际值。
Claims (3)
1.一种磁性材料直流磁特性测定实验装置，其特征在于，包括恒流电源、换向开关、环形铁芯、磁化线圈、铜间隙垫和特斯拉计；其中，环形铁芯开有平行间隙，铜间隙垫插入所述平行间隙；磁化线圈套在环形铁芯上，恒流电源通过换向开关连接磁化线圈。
2.如权利要求1所述磁性材料直流磁特性测定实验装置，其特征在于，所述铜间隙垫开有空腔，特斯拉计探头插入所述空腔。
3.如权利要求1所述磁性材料直流磁特性测定实验装置，其特征在于，所述环形铁芯由U形铁芯和I形铁芯组成。
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Cited By (1)
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| CN113777487A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 退磁环境模拟装置及预计永磁电机时效性退磁风险的方法 |
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2020
- 2020-08-04 CN CN202021591442.5U patent/CN212781188U/zh active Active
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| CN113777487A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 哈尔滨工业大学 | 退磁环境模拟装置及预计永磁电机时效性退磁风险的方法 |
| CN113777487B (zh) * | 2021-09-13 | 2024-04-19 | 哈尔滨工业大学 | 退磁环境模拟装置及预计永磁电机时效性退磁风险的方法 |
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