專利名稱：一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型主要涉及一種電工鋼片二維磁特性測量裝置，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量裝置，屬于磁性測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電工鋼片的磁特性可分為靜態(tài)磁特性和動態(tài)磁特性。動態(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)測量裝置及方法有兩種愛波斯坦方圈法和環(huán)形樣 件測量法，它們己經(jīng)有幾十年的歷史了。目前我國的鐵磁材料測量標(biāo)準(zhǔn)主要采用的是愛波 斯坦方圈法。在這兩種測量方法中，忽略了磁通密度和磁場強度之間的相位關(guān)系，只在單方 向上勵磁并測量，粗略地認(rèn)為磁場強度和磁感應(yīng)強度同向。這種傳統(tǒng)的測量裝置及方法只 能測量電工鋼片一個方向的磁特性，單純地考慮電工鋼片的一維磁特性，這樣描述電工鋼 片的磁特性是遠遠不夠的。眾所周知，電工鋼片廣泛用作各類電機、變壓器的鐵心材料，在電機鐵心和變壓器 鐵心的T形結(jié)合部存在著局部旋轉(zhuǎn)磁場，即鐵心中確定點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強度的方向是不同的，需要 采用特殊的裝置和方法進行電工鋼片磁特性的測量，較好地反映旋轉(zhuǎn)磁化情況下電工鋼片 的各向異性。本實用新型中將傳統(tǒng)單方向勵磁的測量方法稱為一維磁特性測量，對應(yīng)地，將 這種能測量旋轉(zhuǎn)磁化特性的測量方法稱為二維磁特性測量。我國電工鋼片生產(chǎn)企業(yè)提供的磁化曲線和損耗曲線仍采用單方向勵磁得出，還停 留在一維磁特性測量階段。近年來，二維磁特性測量技術(shù)的研究已經(jīng)引起國內(nèi)研究人員的 關(guān)注，測量裝置的研制剛剛起步，正處于實驗室研究階段。實用新型內(nèi)容1、實用新型目的本實用新型提供一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測量裝置，其目的是為了克 服傳統(tǒng)測量裝置只能測量電工鋼片一個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)方案本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測量裝置，包括計算機單元、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、信號檢測單元、隔離放大單元。其特征在于，所 述主磁路單元為雙勵磁磁路，包括一對X方向勵磁線圈和一對y方向勵磁線圈，由功率放大 單元對其提供勵磁電流；所述一對χ方向勵磁線圈上帶有一對χ方向長方體鐵心，所述一對 y方向勵磁線圈上帶有一對y方向長方體鐵心；四塊帶有圓角的鐵軛與所述χ方向長方體 鐵心和y方向長方體鐵心的側(cè)面緊貼在一起，組成磁回路；被測電工鋼片樣片放置在所述 主磁路的中心區(qū)域，與所述χ方向長方體鐵心和y方向長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小圓孔；所述信號檢測單元包括兩個磁通密度探 測線圈和兩個磁場強度探測線圈。所述χ方向長方體鐵心可以左右移動，用以調(diào)整所述樣片與X方向長方體鐵心之 間的氣隙，提高主磁路磁場飽和后控制方案的收斂性。所述y方向長方體鐵心可以上下移動，用以調(diào)整所述樣片與y方向長方體鐵心之 間的氣隙，提高主磁路磁場飽和后控制方案的收斂性。所述兩個磁通密度探測線圈用單匝細銅線互相垂直地纏繞在電工鋼片樣片的小 圓孔上。所述兩個磁場強度探測線圈用多匝細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量方法，其特征在于按以下步驟進行(1)基于虛擬儀器LabVIEW的計算機程序輸出兩路正弦電壓信號，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方向勵磁線圈、y方向勵磁線圈勵 磁供電，在電工鋼片樣片中產(chǎn)生周期變化磁場；(2)磁通密度探測線圈采集到χ方向和y方向感應(yīng)電壓波形，分別通過端口 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)電壓波形反饋給計算機；(3)計算機控制程序利用輸入的感應(yīng)電壓波形計算出當(dāng)前電工鋼片樣片中磁通密 度波形，并將其與期望波形進行比較，輸出校正后兩路勵磁電壓信號；(4)重復(fù)上述過程，直到電工鋼片樣片所處磁場為期望的旋轉(zhuǎn)磁通軌跡，此時采集 磁場強度探測線圈信號，得到對應(yīng)磁場強度的波形，進而完成電工鋼片二維磁特性測量。3、優(yōu)點及效果本實用新型的有益效果如下采用χ、y兩個方向勵磁線圈構(gòu)成主磁路，可以在被測樣片所在區(qū)域提供方向可變 的磁場環(huán)境；采用調(diào)整勵磁電壓波形的閉環(huán)控制策略，實現(xiàn)被測樣片中心區(qū)域磁場為旋轉(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仍可控制為旋轉(zhuǎn)磁 通；采用虛擬儀器LabVIEW程序，使測量方法更便于實現(xiàn)。


圖1為本實用新型測量裝置主磁路俯視圖；圖2為本實用新型測量裝置主磁路側(cè)視圖；圖3為本實用新型測量裝置磁通密度探測線圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型測量裝置磁場強度探測線圈結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。附件1為本實用新型LabVIEW測量結(jié)果圖。附圖標(biāo)記說明圖1到圖4中l(wèi)、x方向勵磁線圈；2、y方向勵磁線圈；3、y方向長方體鐵心；4、鐵 軛；5、電工鋼片樣片；6、圓孔；7、磁通密度探測線圈；8、磁場強度探測線圈；9、χ方向長方 體鐵心；x、y、z均為方向。
具體實施方式
[0037]
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測量裝置，如圖5中所示，包括計算機單元、 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、信號檢測單元、隔離放大單元， 計算機單元與低通濾波單元之間設(shè)有數(shù)據(jù)采集單元，低通濾波單元通過兩路功率放大單元 連接到主磁路單元，信號檢測單元通過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磁磁路，如圖1中所示，包括一對χ方向勵磁線圈1和一對y方向勵磁 線圈2，由所述功率放大單元提供勵磁電流；所述一對χ方向勵磁線圈1帶有一對χ方向長 方體鐵心9，所述一對y方向勵磁線圈2帶有一對y方向長方體鐵心3 ；四塊帶有圓角的鐵 軛4與所述χ方向長方體鐵心9和y方向長方體鐵心3的側(cè)面緊貼在一起，組成磁回路；被 測電工鋼片樣片5放置在所述主磁路的中心區(qū)域，與所述χ方向長方體鐵心9和y方向長 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 地沖有四個小圓孔6 ；所述信號檢測單元包括兩個磁通密度探測線圈7和兩個磁場強度探 測線圈8。所述一對χ方向長方體鐵心9可以左右移動，用以調(diào)整所述樣片5與χ方向長方 體鐵心9之間的氣隙，提高所述主磁路磁場飽和后控制方案的收斂性。所述一對y方向長方體鐵心3可以上下移動，用以調(diào)整所述樣片5與y方向長方 體鐵心3之間的氣隙，提高所述主磁路磁場飽和后控制方案的收斂性。如圖3所示，所述兩個磁通密度探測線圈7用單匝細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，所述兩個磁場強度探測線圈8用多匝細銅線互相垂直地纏 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量方法，按以下步驟進行(1)基于虛擬儀器LabVIEW的計算機程序輸出兩路正弦電壓信號，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方向勵磁線圈l、y方向勵磁線圈2 勵磁供電，在電工鋼片樣片5中產(chǎn)生周期變化磁場；(2)磁通密度探測線圈7采集到χ方向和y方向感應(yīng)電壓波形，分別通過端口 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)電壓波形反饋給計算機；(3)計算機控制程序利用輸入的感應(yīng)電壓波形計算出當(dāng)前樣片中磁通密度波形， 并將其與期望波形進行比較，輸出校正后兩路勵磁電壓信號；(4)重復(fù)上述過程，直到電工鋼片樣片5所處磁場為旋轉(zhuǎn)磁通軌跡，此時采集磁場 強度探測線圈8信號，得到對應(yīng)磁場強度的波形，進而完成電工鋼片二維磁特性測量。如附件1中所示，作為本實用新型一個實施例，給出了利用LabVIEW虛擬儀器程序 編制的二維磁特性測量結(jié)果界面。界面實時顯示兩個勵磁方向上勵磁電壓的波形、被控磁 通密度波形及波形誤差曲線。本實用新型提供了一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測量裝置，該裝置采用雙 勵磁磁路及閉環(huán)控制技術(shù)保證被測電工鋼片區(qū)域磁場為旋轉(zhuǎn)磁場，并測量對應(yīng)的磁場強 度，完成旋轉(zhuǎn)磁通下電工鋼片二維磁特性的測量工作。利用本實用新型的裝置能夠測量晶 粒取向和晶粒無取向電工鋼片二維磁特性，利用本實用新型的測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量裝置，包括計算機單元、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、信號檢測單元、隔離放大單元，其特征在于所述 主磁路單元為雙勵磁磁路，包括一對X方向勵磁線圈(1)和一對1方向勵磁線圈(2)，由功 率放大單元對其提供勵磁電流；所述χ方向勵磁線圈(1)上帶有χ方向長方體鐵心(9)，所 述y方向勵磁線圈(2)上帶有y方向長方體鐵心(3);四塊帶有圓角的鐵軛(4)與所述χ方 向長方體鐵心(9)和y方向長方體鐵心(3)的側(cè)面緊貼在一起，組成磁回路；被測電工鋼片 樣片(5)放置在所述主磁路的中心區(qū)域，與所述χ方向長方體鐵心(9)和y方向長方體鐵心 (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小圓孔(6)；所 述信號檢測單元包括兩個磁通密度探測線圈(7 )和兩個磁場強度探測線圈(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量裝置，其特征在 于所述χ方向長方體鐵心(9)可以左右移動。
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量裝置，其特征在 于所述y方向長方體鐵心(3)可以上下移動。
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量裝置，其特征在 于所述兩個磁通密度探測線圈(7)用單匝細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量裝置，其特征在 于所述兩個磁場強度探測線圈(8)用多匝細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。
專利摘要本實用新型涉及一種磁路可調(diào)式電工鋼片二維磁特性測量裝置。本裝置采用雙勵磁線圈構(gòu)成磁回路，在被測電工鋼片樣片區(qū)域提供方向可調(diào)的磁場；采用調(diào)整勵磁線圈勵磁電壓波形的閉環(huán)控制策略，實現(xiàn)被測電工鋼片樣片處于旋轉(zhuǎn)磁場的環(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樣片磁場仍可控制為旋轉(zhuǎn)磁場。該測量裝置可以完成旋轉(zhuǎn)磁通下電工鋼片二維磁特性的測量工作，反映旋轉(zhuǎn)磁化情況下電工鋼片的各向異性。
文檔編號G01R33/14GK201876536SQ20102061806
公開日2011年6月22日 申請日期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 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)