專利名稱：一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及一種電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，特別是涉及一種磁路可 調(diào)式的電工鋼片二維磁特性的測(cè)量裝置，屬于磁性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電工鋼片的磁特性可分為靜態(tài)磁特性和動(dòng)態(tài)磁特性。動(dòng)態(tài)磁特性又分為交流磁 化、具有直流偏磁的交流磁化、交流與交流疊加磁化、脈沖磁化。本實(shí)用新型主要研究交流 磁化。電工鋼片交流磁化特性的傳統(tǒng)測(cè)量裝置及方法有兩種愛(ài)波斯坦方圈法和環(huán)形樣 件測(cè)量法，它們己經(jīng)有幾十年的歷史了。目前我國(guó)的鐵磁材料測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)主要采用的是愛(ài)波 斯坦方圈法。在這兩種測(cè)量方法中，忽略了磁通密度和磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的相位關(guān)系，只在單方 向上勵(lì)磁并測(cè)量，粗略地認(rèn)為磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度同向。這種傳統(tǒng)的測(cè)量裝置及方法只 能測(cè)量電工鋼片一個(gè)方向的磁特性，單純地考慮電工鋼片的一維磁特性，這樣描述電工鋼 片的磁特性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。眾所周知，電工鋼片廣泛用作各類電機(jī)、變壓器的鐵心材料，在電機(jī)鐵心和變壓器 鐵心的T形結(jié)合部存在著局部旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即鐵心中確定點(diǎn)的磁通密度的大小和方向都在變 化。在旋轉(zhuǎn)磁化情況下這類各向異性材料中的磁通密度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向是不同的，需要 采用特殊的裝置和方法進(jìn)行電工鋼片磁特性的測(cè)量，較好地反映旋轉(zhuǎn)磁化情況下電工鋼片 的各向異性。本實(shí)用新型中將傳統(tǒng)單方向勵(lì)磁的測(cè)量方法稱為一維磁特性測(cè)量，對(duì)應(yīng)地，將 這種能測(cè)量旋轉(zhuǎn)磁化特性的測(cè)量方法稱為二維磁特性測(cè)量。我國(guó)電工鋼片生產(chǎn)企業(yè)提供的磁化曲線和損耗曲線仍采用單方向勵(lì)磁得出，還停 留在一維磁特性測(cè)量階段。近年來(lái)，二維磁特性測(cè)量技術(shù)的研究已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)研究人員的 關(guān)注，測(cè)量裝置的研制剛剛起步，正處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。實(shí)用新型內(nèi)容1、實(shí)用新型目的本實(shí)用新型提供一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，其目的是為了克 服傳統(tǒng)測(cè)量裝置只能測(cè)量電工鋼片一個(gè)方向的磁特性的缺陷，能夠較好地反映旋轉(zhuǎn)磁化情 況下電工鋼片的各向異性，全面的描述電工鋼片的磁特性。2、技術(shù)方案本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，包括計(jì)算機(jī)單元、數(shù)據(jù)采集單元、 低通濾波單元、功率放大單元、主磁路單元、信號(hào)檢測(cè)單元、隔離放大單元。其特征在于，所 述主磁路單元為雙勵(lì)磁磁路，包括一對(duì)X方向勵(lì)磁線圈和一對(duì)y方向勵(lì)磁線圈，由功率放大 單元對(duì)其提供勵(lì)磁電流；所述一對(duì)χ方向勵(lì)磁線圈上帶有一對(duì)χ方向長(zhǎng)方體鐵心，所述一對(duì) y方向勵(lì)磁線圈上帶有一對(duì)y方向長(zhǎng)方體鐵心；四塊帶有圓角的鐵軛與所述χ方向長(zhǎng)方體 鐵心和y方向長(zhǎng)方體鐵心的側(cè)面緊貼在一起，組成磁回路；被測(cè)電工鋼片樣片放置在所述 主磁路的中心區(qū)域，與所述χ方向長(zhǎng)方體鐵心和y方向長(zhǎng)方體鐵心之間存在一定間隙；所述電工鋼片樣片中心區(qū)域等距離地沖有四個(gè)小圓孔；所述信號(hào)檢測(cè)單元包括兩個(gè)磁通密度探 測(cè)線圈和兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)線圈。所述χ方向長(zhǎng)方體鐵心可以左右移動(dòng)，用以調(diào)整所述樣片與X方向長(zhǎng)方體鐵心之 間的氣隙，提高主磁路磁場(chǎng)飽和后控制方案的收斂性。所述y方向長(zhǎng)方體鐵心可以上下移動(dòng)，用以調(diào)整所述樣片與y方向長(zhǎng)方體鐵心之 間的氣隙，提高主磁路磁場(chǎng)飽和后控制方案的收斂性。所述兩個(gè)磁通密度探測(cè)線圈用單匝細(xì)銅線互相垂直地纏繞在電工鋼片樣片的小 圓孔上。所述兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)線圈用多匝細(xì)銅線互相垂直地纏繞在由非導(dǎo)磁絕緣材料 制成的板型骨架上，緊貼電工鋼片樣片下表面放置。所述鐵軛由低損耗晶粒取向的電工鋼片疊制而成。一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)基于虛擬儀器LabVIEW的計(jì)算機(jī)程序輸出兩路正弦電壓信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集單 元和兩路功率放大單元分別由端口 D和E向主磁路的χ方向勵(lì)磁線圈、y方向勵(lì)磁線圈勵(lì) 磁供電，在電工鋼片樣片中產(chǎn)生周期變化磁場(chǎng)；(2)磁通密度探測(cè)線圈采集到χ方向和y方向感應(yīng)電壓波形，分別通過(guò)端口 F和G 傳給隔離放大單元，經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元將感應(yīng)電壓波形反饋給計(jì)算機(jī)；(3)計(jì)算機(jī)控制程序利用輸入的感應(yīng)電壓波形計(jì)算出當(dāng)前電工鋼片樣片中磁通密 度波形，并將其與期望波形進(jìn)行比較，輸出校正后兩路勵(lì)磁電壓信號(hào)；(4)重復(fù)上述過(guò)程，直到電工鋼片樣片所處磁場(chǎng)為期望的旋轉(zhuǎn)磁通軌跡，此時(shí)采集 磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)線圈信號(hào)，得到對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的波形，進(jìn)而完成電工鋼片二維磁特性測(cè)量。3、優(yōu)點(diǎn)及效果本實(shí)用新型的有益效果如下采用χ、y兩個(gè)方向勵(lì)磁線圈構(gòu)成主磁路，可以在被測(cè)樣片所在區(qū)域提供方向可變 的磁場(chǎng)環(huán)境；采用調(diào)整勵(lì)磁電壓波形的閉環(huán)控制策略，實(shí)現(xiàn)被測(cè)樣片中心區(qū)域磁場(chǎng)為旋轉(zhuǎn) 磁通；采用氣隙大小可調(diào)的磁路結(jié)構(gòu)，保證了磁路飽和后樣片所處磁場(chǎng)仍可控制為旋轉(zhuǎn)磁 通；采用虛擬儀器LabVIEW程序，使測(cè)量方法更便于實(shí)現(xiàn)。


圖1為本實(shí)用新型測(cè)量裝置主磁路俯視圖；圖2為本實(shí)用新型測(cè)量裝置主磁路側(cè)視圖；圖3為本實(shí)用新型測(cè)量裝置磁通密度探測(cè)線圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型測(cè)量裝置磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)線圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。附件1為本實(shí)用新型LabVIEW測(cè)量結(jié)果圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明圖1到圖4中l(wèi)、x方向勵(lì)磁線圈；2、y方向勵(lì)磁線圈；3、y方向長(zhǎng)方體鐵心；4、鐵 軛；5、電工鋼片樣片；6、圓孔；7、磁通密度探測(cè)線圈；8、磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)線圈；9、χ方向長(zhǎng)方 體鐵心；x、y、z均為方向。
具體實(shí)施方式
[0037]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，如圖5中所示，包括計(jì)算機(jī)單元、 數(shù)據(jù)采集單元、低通濾波單元、功率放大單元、主磁路單元、信號(hào)檢測(cè)單元、隔離放大單元， 計(jì)算機(jī)單元與低通濾波單元之間設(shè)有數(shù)據(jù)采集單元，低通濾波單元通過(guò)兩路功率放大單元 連接到主磁路單元，信號(hào)檢測(cè)單元通過(guò)隔離放大單元反饋到數(shù)據(jù)采集單元，其特征在于，所 述主磁路單元為雙勵(lì)磁磁路，如圖1中所示，包括一對(duì)χ方向勵(lì)磁線圈1和一對(duì)y方向勵(lì)磁 線圈2，由所述功率放大單元提供勵(lì)磁電流；所述一對(duì)χ方向勵(lì)磁線圈1帶有一對(duì)χ方向長(zhǎng) 方體鐵心9，所述一對(duì)y方向勵(lì)磁線圈2帶有一對(duì)y方向長(zhǎng)方體鐵心3 ；四塊帶有圓角的鐵 軛4與所述χ方向長(zhǎng)方體鐵心9和y方向長(zhǎng)方體鐵心3的側(cè)面緊貼在一起，組成磁回路；被 測(cè)電工鋼片樣片5放置在所述主磁路的中心區(qū)域，與所述χ方向長(zhǎng)方體鐵心9和y方向長(zhǎng) 方體鐵心3之間存在一定間隙；如圖2和圖3中所示，所述電工鋼片樣片5中心區(qū)域等距離 地沖有四個(gè)小圓孔6 ；所述信號(hào)檢測(cè)單元包括兩個(gè)磁通密度探測(cè)線圈7和兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度探 測(cè)線圈8。所述一對(duì)χ方向長(zhǎng)方體鐵心9可以左右移動(dòng)，用以調(diào)整所述樣片5與χ方向長(zhǎng)方 體鐵心9之間的氣隙，提高所述主磁路磁場(chǎng)飽和后控制方案的收斂性。所述一對(duì)y方向長(zhǎng)方體鐵心3可以上下移動(dòng)，用以調(diào)整所述樣片5與y方向長(zhǎng)方 體鐵心3之間的氣隙，提高所述主磁路磁場(chǎng)飽和后控制方案的收斂性。如圖3所示，所述兩個(gè)磁通密度探測(cè)線圈7用單匝細(xì)銅線互相垂直地纏繞在所述 樣片5的小圓孔6上。如圖2和圖4中所示，所述兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)線圈8用多匝細(xì)銅線互相垂直地纏 繞在由非導(dǎo)磁絕緣材料制成的板型骨架上，緊貼所述樣片5下表面放置。所述鐵軛4由低損耗晶粒取向的電工鋼片疊制而成。如圖5中所示，一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量方法，按以下步驟進(jìn)行(1)基于虛擬儀器LabVIEW的計(jì)算機(jī)程序輸出兩路正弦電壓信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集單 元和兩路功率放大單元分別由端口 D和E向主磁路的χ方向勵(lì)磁線圈l、y方向勵(lì)磁線圈2 勵(lì)磁供電，在電工鋼片樣片5中產(chǎn)生周期變化磁場(chǎng)；(2)磁通密度探測(cè)線圈7采集到χ方向和y方向感應(yīng)電壓波形，分別通過(guò)端口 F和 G傳給隔離放大單元，經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元將感應(yīng)電壓波形反饋給計(jì)算機(jī)；(3)計(jì)算機(jī)控制程序利用輸入的感應(yīng)電壓波形計(jì)算出當(dāng)前樣片中磁通密度波形， 并將其與期望波形進(jìn)行比較，輸出校正后兩路勵(lì)磁電壓信號(hào)；(4)重復(fù)上述過(guò)程，直到電工鋼片樣片5所處磁場(chǎng)為旋轉(zhuǎn)磁通軌跡，此時(shí)采集磁場(chǎng) 強(qiáng)度探測(cè)線圈8信號(hào)，得到對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的波形，進(jìn)而完成電工鋼片二維磁特性測(cè)量。如附件1中所示，作為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例，給出了利用LabVIEW虛擬儀器程序 編制的二維磁特性測(cè)量結(jié)果界面。界面實(shí)時(shí)顯示兩個(gè)勵(lì)磁方向上勵(lì)磁電壓的波形、被控磁 通密度波形及波形誤差曲線。本實(shí)用新型提供了一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，該裝置采用雙 勵(lì)磁磁路及閉環(huán)控制技術(shù)保證被測(cè)電工鋼片區(qū)域磁場(chǎng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并測(cè)量對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng) 度，完成旋轉(zhuǎn)磁通下電工鋼片二維磁特性的測(cè)量工作。利用本實(shí)用新型的裝置能夠測(cè)量晶 粒取向和晶粒無(wú)取向電工鋼片二維磁特性，利用本實(shí)用新型的測(cè)量方法可以較好地反映旋轉(zhuǎn)磁化情況下電工鋼片的各向異性。
權(quán)利要求1.一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，包括計(jì)算機(jī)單元、數(shù)據(jù)采集單元、低 通濾波單元、功率放大單元、主磁路單元、信號(hào)檢測(cè)單元、隔離放大單元，其特征在于所述 主磁路單元為雙勵(lì)磁磁路，包括一對(duì)X方向勵(lì)磁線圈(1)和一對(duì)1方向勵(lì)磁線圈(2)，由功 率放大單元對(duì)其提供勵(lì)磁電流；所述χ方向勵(lì)磁線圈(1)上帶有χ方向長(zhǎng)方體鐵心(9)，所 述y方向勵(lì)磁線圈(2)上帶有y方向長(zhǎng)方體鐵心(3);四塊帶有圓角的鐵軛(4)與所述χ方 向長(zhǎng)方體鐵心(9)和y方向長(zhǎng)方體鐵心(3)的側(cè)面緊貼在一起，組成磁回路；被測(cè)電工鋼片 樣片(5)放置在所述主磁路的中心區(qū)域，與所述χ方向長(zhǎng)方體鐵心(9)和y方向長(zhǎng)方體鐵心 (3)之間存在一定間隙；所述電工鋼片樣片(5)中心區(qū)域等距離地沖有四個(gè)小圓孔(6)；所 述信號(hào)檢測(cè)單元包括兩個(gè)磁通密度探測(cè)線圈(7 )和兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)線圈(8 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，其特征在 于所述χ方向長(zhǎng)方體鐵心(9)可以左右移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，其特征在 于所述y方向長(zhǎng)方體鐵心(3)可以上下移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，其特征在 于所述兩個(gè)磁通密度探測(cè)線圈(7)用單匝細(xì)銅線互相垂直地纏繞在電工鋼片樣片(5)的 小圓孔(6)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，其特征在 于所述兩個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度探測(cè)線圈(8)用多匝細(xì)銅線互相垂直地纏繞在由非導(dǎo)磁絕緣材料制 成的板型骨架上，緊貼電工鋼片樣片(5 )下表面放置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置，其特征在 于所述鐵軛(4)由低損耗晶粒取向的電工鋼片疊制而成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測(cè)量裝置。本裝置采用雙勵(lì)磁線圈構(gòu)成磁回路，在被測(cè)電工鋼片樣片區(qū)域提供方向可調(diào)的磁場(chǎng)；采用調(diào)整勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電壓波形的閉環(huán)控制策略，實(shí)現(xiàn)被測(cè)電工鋼片樣片處于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的環(huán)境中；采用氣隙大小可調(diào)的磁路結(jié)構(gòu)，保證磁路飽和后被測(cè)樣片磁場(chǎng)仍可控制為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該測(cè)量裝置可以完成旋轉(zhuǎn)磁通下電工鋼片二維磁特性的測(cè)量工作，反映旋轉(zhuǎn)磁化情況下電工鋼片的各向異性。
文檔編號(hào)G01R33/14GK201876536SQ20102061806
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者劉洋, 張艷麗, 曾林鎖, 朱占新, 李瑞記, 謝德馨, 車新生 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)