CN204925365U - 基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置。可动极头和固定极头连接电磁铁，固定极头的两侧分别嵌有第一测量线圈和第二测量线圈，被测样品置于第一测量线圈或第二测量线圈之上；第一测量线圈和第二测量线圈与各自的磁通表连接，电磁铁与励磁电源连接，励磁电源和磁通表分别经D/A转换器、A/D转换器与计算机连接，开关控制器连接D/A转换器和A/D转换器进行转换开关控制。本实用新型采用双磁通计，测试重复性和在现性良好，人为偏差小；采用嵌入式线圈，避免了取样过程中费时、费力、费料等问题，实现无损测量；在磁性材料生产和应用行业中应用前景广阔，并可对磁性材料制造企业带来较大的经济和社会效益。

Description

基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置
技术领域
本实用新型涉及磁性材料磁性能测试技术领域，尤其是涉及了一种基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置，可用于永磁铁氧体、铝镍钴等永磁材料材料磁性能的无损测量以及相关标准物质的校准和检定。
背景技术
永磁材料磁性能主要是通过测量材料在第二象限的磁感应强度B及极化强度J，与磁场H之间的退磁关系曲线获得剩磁Br、矫顽力HcB、内禀矫顽力HcJ、最大磁能积(BH)max等特征参数来表征。其中J-H曲线是突出反映永磁材料内禀性能的重要曲线。
现有技术采用标准双极头测量进行测量，如图2和图3所示，采用B线圈测试磁通，采用高斯计配置霍尔探头9测试间隙磁场H，主要缺点有：采用B线圈测量，需要在测量样品中间部位绕制线圈，线圈的松紧及绕制平整度都会影响测量结果。如果采用霍尔探头9测量，霍尔探头位置和放置的垂直度同样会对测量结果造成影响，尤其会影响Hcj值的准确测量。测量的重复性难以得到保证。
实用新型内容
为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型目的在于提供一种基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置，采用测试线圈(B线圈或J线圈)直接嵌入到极头里面的，即为嵌入式线圈的方法，以实现对永磁材料磁性能的无损测量。
本实用新型的上述目的得以实现，主要通过以下技术方案：
本实用新型包括励磁电源、磁通表、电磁铁、可动极头、第一测量线圈、被测样品、第二测量线圈和固定极头，可动极头和固定极头连接电磁铁，固定极头的两侧分别嵌有第一测量线圈和第二测量线圈，被测样品置于第一测量线圈或第二测量线圈之上；第一测量线圈和第二测量线圈与各自的磁通表连接，电磁铁与励磁电源连接，励磁电源和磁通表分别经D/A转换器、A/D转换器与计算机连接，开关控制器连接D/A转换器和A/D转换器进行转换开关控制。
所述的第一测量线圈为测量J线圈或者测量B线圈，所述的第二测量线圈为测量H线圈。
所述的第一测量线圈和第二测量线圈沿着磁化方向开闸嵌入。
所述的第一测量线圈和第二测量线圈呈圆形。
所述的第一测量线圈和第二测量线圈的有效匝数N和线圈面积A均相同，且两个线圈反向串联。
本实用新型具有的有益的效果在于：
本实用新型采用双磁通计，测试样品的磁极化强度J值和磁场强度H值，测试J值线圈面积固定，测试H值线圈面积固定；测试重复性和再现性良好，人为造成的测量偏差小。
本实用新型在磁性材料生产和应用行业中应用前景广阔，并可对磁性材料制造企业带来较大的经济和社会效益。
附图说明
图1是测量原理的测量曲线示意图。
图2是现有采用B-H测量线圈的***图。
图3是现有采用J-H测量线圈的***图。
图4是本实用新型的结构示意图。
图5是本实用新型采用极头嵌入线圈测试的原理图。
图6是实施例采用传统方法获得的退磁曲线图。
图7是实施例采用本发明方法获得的退磁曲线图。
图中：1、电磁铁，2、可动极头，3、第一测量线圈，4、被测样品，5、第二测量线圈，6、固定极头。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图4所示，本实用新型包括励磁电源、磁通表、电磁铁1、可动极头2、第一测量线圈3、被测样品4、第二测量线圈5和固定极头6，可动极头2和固定极头6连接电磁铁1，固定极头6的两侧分别嵌有第一测量线圈3和第二测量线圈5，被测样品4置于第一测量线圈3或第二测量线圈5之上；第一测量线圈3和第二测量线圈5与各自的磁通表连接，电磁铁1与励磁电源连接，励磁电源和磁通表分别经D/A转换器、A/D转换器与计算机连接，开关控制器连接D/A转换器和A/D转换器进行转换开关控制。
第一测量线圈3为测量J线圈或者测量B线圈，所述的第二测量线圈5为测量H线圈。根据测量对象的不同，可设计第一、第二测试线圈相关参数，如线圈圈数、电阻值，确定测量线圈采用的线径，并确定线圈的嵌入位置和嵌入方式。第一测量线圈3和第二测量线圈5沿着磁化方向开闸嵌入，或用其他方式将测量线圈嵌入到极头中。
第一测量线圈3和第二测量线圈5呈圆形。第一测量线圈3和第二测量线圈5的有效匝数N和线圈面积A均相同，且两个线圈反向串联。
根据测量对象的不同，被测样品的材料不同，如铁氧体、铝镍钴等，以及被测样品的形状大小不同，可设计不同的测试线圈参数，如线圈圈数、测量线圈面积、线圈采用的线径，并确定测量线圈的嵌入极头的位置和嵌入方式，如：将测量J线圈和测量B线圈沿着磁化方向开闸嵌入可动极头2。然后放置并移动被测样品4到合适位置进行测量，放置的位置可根据测量目标的不同部位进行调整。
本实用新型采用嵌入式线圈，直接将线圈嵌入到极头，可实现只测量磁体特定部位特定面积的磁场，可以直接在磁体上面进行测试，无需对磁体进行取样切割做成标准样，可以避免取样过程中费时、费力、费料等各种问题。本实用新型无需取样，通过移动被测样品4可直接测量，实现无损测量。
本实用新型由于是嵌入式线圈，故线圈是固定不动的。只要将线圈的一些系数确定以后，对磁体的测量采用同一个线圈，这样避免了测试人员在线圈绕制时、或线圈放置位置时造成的人为因素对测量结果的影响。嵌入式线圈就不存在线圈厚度的问题，可实现对超薄产品的性能检测。本实用新型能测量同一磁体的不同位置，从而可对同一磁体的均匀性进行研究分析。
本实用新型的实施例及其实施工作过程如下：
第一测量线圈3和第二测量线圈5分别采用J线圈和H线圈组合测量，测量时电磁铁产生一个逐渐增大的反向磁场，测量装置会记录这一过程中磁场强度H和被测样品极化强度J的数值，得到J-H曲线(如图1中的曲线2)，然后通过公式：B＝μ0H+J计算得到B-H曲线(如图1中的曲线1)，其中B为磁感应强度，J为极化强度，μ0为真空磁导率，是一个磁常数，其值等于4π×10-7亨每米；
最后通过对两条曲线的计算得到测量特征值，包括剩磁Br、矫顽力Hcb、内禀矫顽力Hcj、最大磁能积(BH)max等等。
内禀矫顽力Hcj根据磁场H在被测样品4和极头，这两种介质上在切线方向的连续性，采用双积分方式测试第二测量线圈5对应的磁场而计算得到。Br值是通过样品的局部退磁曲线测量得到，需要根据样品几何形状通过建模分析进行参数修正。
同样如果采用B线圈和H线圈组合测量，会先得到B-H曲线，然后也通过公式B＝μ0H+J计算得到J-H曲线，最后计算得到测量特征值。
具体实施是采用极头线圈法的原理，是利用了放置在样品下的嵌入线圈测试磁感B值，利用样品外部的线圈测试H值，如图5。根据标准IEC60404-4所推荐的补偿气隙方式，采用同轴或不同轴的两个测试线圈，线圈满足条件：
N1*S1＝N2*S2
其中，N1和N2分别表示第一线圈和第二线圈的有效匝数，A1和A2分别表示第一线圈和第二线圈的线圈面积。
对于面积为S0的被测样品，采用同轴线圈进行反接，线圈的有效匝数：
n＝N1-N2
其中，n表示两个线圈总的有效匝数。
检测出的磁通量：
其中，J为磁极化强度，嵌入到极头的线圈，采用两个完全匝数一样的线圈绕制在直径A0的纯铁铁芯上，按照特定工艺嵌入到极头中，为保证磁场的均匀性，镶嵌间隙越小越好。
根据磁通连续原理，将穿过纯铁铁芯的磁通与放置在线圈上方的永磁铁氧体对应位置的磁通等效(实际存在偏差)，将没有覆盖永磁铁氧体样品的另一个补偿线圈进行反串，尽可能的修正偏差，条件满足：
N＝NB＝NH
A＝AB＝AH
其中，NB和NH分别表示B线圈和H线圈的有效匝数，AB和AH分别表示B线圈和H线圈的线圈面积。
测试对应磁通为：
即可获得磁化曲线或退磁曲线。
实施例以L60mm×W30mm×H5mm方型铁氧体磁体为例，采用了现有的标准法进行了多次测量获得了磁体的准确磁参数值，标准法取样样品尺寸为L19.92mm×W10.06mm×H5.23mm，其退磁曲线如图6所示；本实用新型中进行修正并多次测试，选择采用H线圈积分方法测试，输入“H线圈匝数”(40匝)和“H线圈面积”，考虑了线圈的有效直径，修正线圈直径为8.25mm，修正H线圈单匝面积52mm2，退磁曲线如图7所示。具体得到的测试结果数据如下：
表1测试数据比对
3#样品 Br(T) Hcb(kA/m) Hcj(kA/m) BHmax(kJ/m3)
J线圈标准法 0.3959 279.7 288.5 30.19
嵌入线圈测试 0.3962 282.6 289.5 30.20
偏差 0.09％ 0.10％ 0.34％ 0.03％
数据中可见，本实用新型采用双磁通计能实现大块永磁体的准确无损测量，测试重复性和再现性良好，人为造成的测量偏差小，具有显著的技术效果，磁性材料生产和应用行业应用前景广阔。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置，包括励磁电源、磁通表、电磁铁（1）、可动极头（2）、第一测量线圈（3）、被测样品（4）、第二测量线圈（5）和固定极头（6），其特征在于：可动极头（2）和固定极头（6）连接电磁铁（1），固定极头（6）的两侧分别嵌有第一测量线圈（3）和第二测量线圈（5），被测样品（4）置于第一测量线圈（3）或第二测量线圈（5）之上；第一测量线圈（3）和第二测量线圈（5）与各自的磁通表连接，电磁铁（1）与励磁电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置，其特征在于：所述的第一测量线圈（3）为测量J线圈或者测量B线圈，所述的第二测量线圈（5）为测量H线圈。
3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置，其特征在于：所述的第一测量线圈（3）和第二测量线圈（5）沿着磁化方向开闸嵌入。
4.根据权利要求1所述的一种基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置，其特征在于：所述的第一测量线圈（3）和第二测量线圈（5）呈圆形。
5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入线圈的双积分法大块永磁体无损测量装置，其特征在于：所述的第一测量线圈（3）和第二测量线圈（5）的有效匝数N和线圈面积A均相同，且两个线圈反向串联。
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CN105974336A (zh) * 2016-05-04 2016-09-28 中国计量大学 一种磁粉芯饱和磁感应强度的检测方法
CN109407023A (zh) * 2018-08-29 2019-03-01 宁波市计量测试研究院（宁波市衡器管理所、宁波新材料检验检测中心） 一种磁矩（磁通）测试仪的新型校准方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105974336A (zh) * 2016-05-04 2016-09-28 中国计量大学 一种磁粉芯饱和磁感应强度的检测方法
CN105974336B (zh) * 2016-05-04 2018-09-07 中国计量大学 一种磁粉芯饱和磁感应强度的检测方法
CN109407023A (zh) * 2018-08-29 2019-03-01 宁波市计量测试研究院（宁波市衡器管理所、宁波新材料检验检测中心） 一种磁矩（磁通）测试仪的新型校准方法
CN109407023B (zh) * 2018-08-29 2021-02-19 宁波市计量测试研究院（宁波市衡器管理所、宁波新材料检验检测中心） 一种磁矩测试仪的校准方法

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