專利名稱：一種適用于硬磁材料溫度特性檢測裝置的溫度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度控制系統(tǒng)，尤其涉及一種適用于硬磁材料溫度特性檢測裝置的溫度控制系統(tǒng)，屬于硬磁檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
永磁材料具有能量轉(zhuǎn)換功能，可以將機(jī)械能與電磁能相互轉(zhuǎn)換。利用其能量轉(zhuǎn)換功能和磁的各種物理效應(yīng)(如磁共振效應(yīng)、磁力學(xué)效應(yīng)、磁光效應(yīng)等)可將永磁材料做成多種形式的永磁功能器件。這些功能器件已成為計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息、通訊、航空航天、能源、交通、醫(yī)療、辦公自動化、家電等高技術(shù)領(lǐng)域的核心功能器件。永磁材料以其廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)和應(yīng)用背景，正日益成為社會發(fā)展中重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。近年來，隨著稀土永磁材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展和在信息技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電、混合動力汽車、精密電機(jī)和防爆電機(jī)等高技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的深入，人們對磁性材料的高溫磁性能的穩(wěn)定性問題(如高溫退磁曲線、溫度系數(shù)、最大工作溫度、不可逆損失等的測量)重視程度不斷提高。航天器、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、核潛艇等國防領(lǐng)域則明確要求稀土永磁體在不同溫度下各項(xiàng)磁性能的準(zhǔn)確數(shù)值。用永磁材料制造的設(shè)備和器件一般需要在恒定的穩(wěn)態(tài)下工作，然而在一些使用領(lǐng)域中，環(huán)境溫度有可能處在極端的情況。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部，氣溫變化范圍在-40°C -150°C;宇航飛行器的氣溫變化范圍可達(dá)_60°C -200°C;早在2000年，美國國防部提出了最高使用溫度大于450°C的永磁材料的需求，這些材料主要應(yīng)用于新一代飛行器的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，以及用電子元器件替代原有的液壓傳動系統(tǒng)，以提高飛行器的可靠性和降低飛行器的維護(hù)難度。磁性器件的設(shè)計(jì)要求永磁材料提供已知的溫度特性?，F(xiàn)實(shí)的需求推動了研究的發(fā)展，從1996年至今(主要在美國)出現(xiàn)了高溫磁體的研究熱潮，如何改善稀土永磁材料的溫度穩(wěn)定性已經(jīng)成為材料制造者和使用者關(guān)注的問題之一。目前現(xiàn)有的硬磁材料磁特性檢定裝置只能基于IEC 60404-5方法測量常溫下的磁特性，國際上還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)在閉磁路狀態(tài)下對永磁體進(jìn)行高溫測量。溫度控制系統(tǒng)是硬磁材料溫度特性標(biāo)準(zhǔn)檢測裝置的研究重點(diǎn)，該系統(tǒng)的核心是加熱極頭，如圖I所示，該結(jié)構(gòu)由電磁鐵I上、下兩個加熱極頭4組成，每個加熱極頭4都由緊貼的加熱盤升溫，每個加熱盤3內(nèi)側(cè)裝有一個隔熱層2，使加熱盤3產(chǎn)生的熱量不會向磁軛傳導(dǎo)。試樣、磁通探測線圈(J線圈)和磁場探測線圈(H線圈)5—起安放在兩極面之間。在上下磁極中各插入一個溫度傳感器6用來測量加熱極頭的溫度，溫度傳感器6所處位置應(yīng)保證在該點(diǎn)所測得的溫度與樣品溫度值一致。加熱元件使高溫測量極頭必然存在漏磁的問題，整個磁路變得并非完全閉合，給測量結(jié)果不可避免帶來了影響。美國、德國等永磁磁性測量儀廠家采用的加熱方式如圖2所示，極頭熱源是內(nèi)部埋設(shè)的硅鉬棒。將硅鉬棒均勻的埋設(shè)在加熱極頭內(nèi)部，從而在測量過程中對其進(jìn)行加熱。由于硅鉬棒所占極頭截面積很少，因此采用這種方式磁力線損失較少，但是采用這種方法受熱不均勻，樣品位于不同位置溫度也不同。并且，由于熱脹冷縮，溫度變化能夠?qū)е聹y量線圈常數(shù)顯著變化。如圖3所示，為了降低線圈常數(shù)的溫度敏感性，高溫測量線圈龍骨采用了熱膨脹系數(shù)極低的石英作為制作材料。盡管如此，在室溫-500°C這一較寬的溫度范圍內(nèi)，線圈常數(shù)仍不能簡單地認(rèn)為恒定。國外的高溫永磁測量儀線圈往往通過修正不同溫度下的線圈常數(shù)來解決這一問題
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的磁場和溫度場均勻性差、故障率高、可靠性差的不足，提供一種能夠在閉磁路的條件下使樣品均勻受熱，并且誤差較小的測量從室溫到500 V的樣品的高溫磁特性的硬磁測量溫度控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種適用于硬磁材料溫度特性測量裝置的溫度控制系統(tǒng)，包括控溫單元、兩個對稱的加熱極頭、兩個隔熱層、線圈水冷單元和電磁鐵水冷單元，所述控溫單元按照指定溫度對加熱極頭加熱，并對加熱極頭內(nèi)部溫度進(jìn)行檢測，所述加熱極頭之間設(shè)有樣品安裝位置，所述線圈水冷單元降低線圈溫度，所述電磁鐵水冷單元降低電磁鐵溫度。本實(shí)用新型的有益效果是一種適用于硬磁材料溫度特性檢測裝置的溫度控制系統(tǒng)，加熱均勻，減小了誤差，采用水冷線圈避免了線圈由于發(fā)生熱脹冷縮，其線圈系數(shù)發(fā)生變化，造成測量不準(zhǔn)確的問題，采用水冷電磁鐵，避免了因電磁鐵溫度過高引起的樣品磁性變化。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述控溫單元包括兩個薄片加熱盤、兩個測溫單元和控溫儀，所述加熱極頭與電磁鐵極柱之間依次設(shè)有薄片加熱盤和隔熱層，所述薄片加熱盤直徑小于加熱極頭，所述測溫單元設(shè)于加熱極頭內(nèi)部測量加熱極頭溫度并將溫度值傳輸至控溫儀，所述控溫儀根據(jù)測溫單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)控制薄片加熱盤加熱極頭和樣品的溫度。進(jìn)一步，所述線圈水冷單元包括相互連通的線圈循環(huán)水單元和線圈冷卻水循環(huán)儀，所述線圈循環(huán)水單元設(shè)于線圈內(nèi)部降低線圈溫度，所述線圈冷卻水循環(huán)儀將循環(huán)水降溫并控制循環(huán)水在線圈循環(huán)水單元和線圈冷卻水循環(huán)儀內(nèi)循環(huán)。進(jìn)一步，所述電磁鐵水冷單元包括相互連通的電磁鐵循環(huán)水單元和電磁鐵冷卻水循環(huán)儀，所述電磁鐵循環(huán)水單元設(shè)于電磁鐵內(nèi)部磁化繞組之間和兩側(cè)，所述電磁鐵冷卻水循環(huán)儀將循環(huán)水降溫并控制循環(huán)水在電磁鐵循環(huán)水單元和電磁鐵冷卻水循環(huán)儀內(nèi)循環(huán)。進(jìn)一步，所述溫度控制系統(tǒng)，還包括保溫套管，所述保溫套管設(shè)于樣品外部并將樣品密封保溫。進(jìn)一步，所述薄片加熱盤由絲網(wǎng)印刷電路板構(gòu)成。進(jìn)一步，所述絲網(wǎng)印刷電路板采用雙線并走結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述薄片加熱盤的厚度低于I毫米。進(jìn)一步，所述測溫單元為熱電偶或鉬電阻。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)溫度控制系統(tǒng)中的加熱盤結(jié)構(gòu)圖；圖3a為現(xiàn)有技術(shù)溫度控制系統(tǒng)中的H線圈結(jié)構(gòu)圖；[0023]圖3b為現(xiàn)有技術(shù)溫度控制系統(tǒng)中的J補(bǔ)償線圈結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型所述的溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實(shí)用新型所述的溫度控制系統(tǒng)中的薄片加熱盤的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。如圖4所示，本實(shí)用新型具體實(shí)施例I所述適用于硬磁材料溫度特性檢測裝置的溫度控制系統(tǒng)，包括控溫單元I、兩個對稱的加熱極頭4、兩個隔熱層5、線圈水冷單元2和電磁鐵水冷單元3，所述加熱極頭4與電磁鐵之間依次設(shè)有薄片加熱盤12和隔熱層5，所述控溫單元I按照指定溫度對加熱極頭加熱，所述加熱極頭4之間設(shè)有樣品安裝位置，所述線圈水冷單元2降低線圈溫度，所述電磁鐵水冷單元3降低電磁鐵溫度。所述控溫單元I包括兩個薄片加熱盤12、兩個測溫單元13和控溫儀11，所述加熱極頭4與電磁鐵極柱之間依次設(shè)有薄片加熱盤12和隔熱層5，所述薄片加熱盤12直徑小于加熱極頭4，所述測溫單元13設(shè)于加熱極頭4內(nèi)部測量加熱極頭溫度并將溫度值傳輸至控溫儀11，所述控溫儀11根據(jù)測溫單元13傳輸?shù)臄?shù)據(jù)控制薄片加熱盤12加熱極頭4和樣品的溫度。所述線圈水冷單元2包括相互連通的線圈循環(huán)水單元21和線圈冷卻水循環(huán)儀22，所述線圈循環(huán)水單元21設(shè)于線圈內(nèi)部降低線圈溫度，所述線圈冷卻水循環(huán)儀22將循環(huán)水降溫并控制循環(huán)水在線圈循環(huán)水單元21和線圈冷卻水循環(huán)儀22內(nèi)循環(huán)。所述電磁鐵水冷單元3包括相互連通的電磁鐵循環(huán)水單元31和電磁鐵冷卻水循環(huán)儀32，所述電磁鐵循環(huán)水單元31設(shè)于電磁鐵內(nèi)部磁化繞組之間和兩側(cè)，所述電磁鐵冷卻水循環(huán)儀32將循環(huán)水降溫并控制循環(huán)水在電磁鐵循環(huán)水單元31和電磁鐵冷卻水循環(huán)儀32內(nèi)循環(huán)。所述溫度控制系統(tǒng)，還包括保溫套管，所述保溫套管設(shè)于樣品外部并將樣品密封保溫。如圖5所示，所述薄片加熱盤12由絲網(wǎng)印刷電路板構(gòu)成，所述絲網(wǎng)印刷電路板采用雙線并走結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)，使得加熱更均勻，不會造成樣品放置于不同位置溫度有差異的問題，所述薄片加熱盤的厚度為O. 8毫米，所述測溫單元13采用熱電偶。如圖4所示，本實(shí)用新型具體實(shí)施例2所述適用于硬磁材料溫度特性檢測裝置的溫度控制系統(tǒng)，包括控溫單元I、兩個對稱的加熱極頭4、兩個隔熱層5、線圈水冷單元2和電磁鐵水冷單元3，所述加熱極頭4與電磁鐵之間依次設(shè)有薄片加熱盤12和隔熱層5，所述控溫單元I按照指定溫度對加熱極頭加熱，所述加熱極頭4之間設(shè)有樣品安裝位置，所述線圈水冷單元2降低線圈溫度，所述電磁鐵水冷單元3降低電磁鐵溫度。所述控溫單元I包括兩個薄片加熱盤12、兩個測溫單元13和控溫儀11，所述加熱極頭4與電磁鐵極柱之間依次設(shè)有薄片加熱盤12和隔熱層5，所述薄片加熱盤12直徑小于加熱極頭4，所述測溫單元13設(shè)于加熱極頭4內(nèi)部測量加熱極頭溫度并將溫度值傳輸至控溫儀11，所述控溫儀11根據(jù)測溫單元13傳輸?shù)臄?shù)據(jù)控制薄片加熱盤12加熱極頭4和樣品O[0035]所述線圈水冷單元2包括相互連通的線圈循環(huán)水單元21和線圈冷卻水循環(huán)儀22，所述線圈循環(huán)水單元21設(shè)于線圈內(nèi)部降低線圈溫度，所述線圈冷卻水循環(huán)儀22將循環(huán)水降溫并控制循環(huán)水在線圈循環(huán)水單元21和線圈冷卻水循環(huán)儀22內(nèi)循環(huán)。所述電磁鐵水冷單元3包括相互連通的電磁鐵循環(huán)水單元31和電磁鐵冷卻水循環(huán)儀32，所述電磁鐵循環(huán)水單元31設(shè)于電磁鐵內(nèi)部磁化繞組之間和兩側(cè)，所述電磁鐵冷卻水循環(huán)儀32將循環(huán)水降溫并控制循環(huán)水在電磁鐵循環(huán)水單元31和電磁鐵冷卻水循環(huán)儀32內(nèi)循環(huán)。、所述溫度控制系統(tǒng)，還包括保溫套管，所述保溫套管設(shè)于樣品外部并將樣品密封保溫。如圖5所示，所述薄片加熱盤12由絲網(wǎng)印刷電路板構(gòu)成，所述絲網(wǎng)印刷電路板采用雙線并走結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)，使得加熱更均勻，不會造成樣品放置于不同位置溫度有差異的問題，所述薄片加熱盤的厚度為O. 5毫米，所述測溫單元采用鉬電阻。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種適用于硬磁材料溫度特性檢測裝置的溫度控制系統(tǒng)，包括兩個對稱的加熱極頭(4)和兩個隔熱層(5)，其特征在于，還包括控溫單元(I)、線圈水冷單元(2)和電磁鐵水冷單元(3)，所述控溫單元(I)按照指定溫度對加熱極頭(4)加熱，并對加熱極頭(4)內(nèi)部溫度進(jìn)行檢測，所述加熱極頭(4)之間設(shè)有樣品安裝位置，所述線圈水冷單元(2)降低線圈溫度，所述電磁鐵水冷單元(3)降低電磁鐵溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控溫單元(I)包括兩個薄片加熱盤(12)、兩個測溫單元(13)和控溫儀(11)，所述加熱極頭(4)與電磁鐵極柱之間依次設(shè)有薄片加熱盤(12)和隔熱層(5)，所述薄片加熱盤(12)直徑小于加熱極頭(4)，所述測溫單元(13 )設(shè)于加熱極頭(4 )內(nèi)部測量加熱極頭溫度并將溫度值傳輸至控溫儀(11)，所述控溫儀(11)根據(jù)測溫單元(13)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)控制薄片加熱盤(12)加熱極頭(4)和樣品的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述線圈水冷單元(2)包括相互連通的線圈循環(huán)水單元(21)和線圈冷卻水循環(huán)儀(22)，所述線圈循環(huán)水單元(21)設(shè)于線圈內(nèi)部降低線圈溫度，所述線圈冷卻水循環(huán)儀(22)將循環(huán)水降溫并控制循環(huán)水在線圈循環(huán)水單元(21)和線圈冷卻水循環(huán)儀(22)內(nèi)循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁鐵水冷單元(3)包括相互連通的電磁鐵循環(huán)水單元(31)和電磁鐵冷卻水循環(huán)儀(32)，所述電磁鐵循環(huán)水單元(31)設(shè)于電磁鐵內(nèi)部磁化繞組之間和兩側(cè)，所述電磁鐵冷卻水循環(huán)儀(32 )將循環(huán)水降溫并控制循環(huán)水在電磁鐵循環(huán)水單元(31)和電磁鐵冷卻水循環(huán)儀(32)內(nèi)循環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)，還包括保溫套管，所述保溫套管設(shè)于樣品外部并將樣品密封保溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述薄片加熱盤(12)由絲網(wǎng)印刷電路板構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述絲網(wǎng)印刷電路板采用雙線并走結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述薄片加熱盤(12)的厚度低于I毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8任一項(xiàng)所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫單元(13)為熱電偶。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8任一項(xiàng)所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述測溫單元(13)為鉬電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適用于硬磁材料溫度特性檢測裝置的溫度控制系統(tǒng)，包括控溫單元、兩個對稱的加熱極頭、兩個隔熱層、線圈水冷單元和電磁鐵水冷單元，所述加熱極頭與電磁鐵極柱之間依次設(shè)有薄片加熱盤和隔熱層，所述控溫單元按照指定溫度對加熱極頭加熱，并對電磁鐵極頭內(nèi)部溫度進(jìn)行檢測。所述極頭之間設(shè)有樣品安裝位置，所述線圈水冷單元對線圈降溫。本實(shí)用新型所述的溫度控制系統(tǒng)，加熱均勻，減小了誤差，采用水冷線圈避免了線圈由于發(fā)生熱脹冷縮，其線圈系數(shù)發(fā)生變化，造成測量不準(zhǔn)確的問題，采用水冷電磁鐵，避免了因電磁鐵溫度過高引起的樣品磁性變化。
文檔編號G05D23/19GK202472447SQ201120502169
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者侯瑞芬, 孫安璐, 張志高, 戴璐, 李曉菊, 林安利, 王京平, 胡曉榮, 范雯, 賀建 申請人:中國計(jì)量科學(xué)研究院