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【摘要】:
測量軟磁材料直流BH曲線以及磁特性等參數(shù)的測量設(shè)備大致分兩種:一種是采用核磁共振法的;另一種是采用掃描法或沖擊法的。作者:丁佳泉 湖南省永逸科技有限公司 轉(zhuǎn)載需注明出處
測量軟磁材料直流BH曲線以及磁特性等參數(shù)的測量設(shè)備大致分兩種:一種是采用核磁共振法的;另一種是采用掃描法或沖擊法的。
采用核磁共振法的設(shè)備是取軟磁材料的粉末樣品,屬于開路樣品的測量,與實際器件(閉路)差別較大。
采用掃描法或沖擊法的設(shè)備(國外的設(shè)備都是掃描法,國內(nèi)的設(shè)備是沖擊法或兩者并存)是取軟磁材料的典型模式樣品測量,如閉路的圓環(huán)樣品、CD型、EE型等;如開路的長圓棒、長條帶等;或者開路樣品通過磁軛導(dǎo)磁而形成閉路,轉(zhuǎn)化為閉路測量,如磁導(dǎo)計。
下面我們通過湖南省永逸科技有限公司生產(chǎn)的FE-2100SD軟磁直流B-H儀(FE-2100SD軟磁材料直流測量裝置),測量各種形狀的軟磁材料的磁特性。
1 閉路樣品的測量
閉路樣品中經(jīng)典的模型是圓環(huán)。
這里需要注意:A/B≤1.1(老國標(biāo)提A/B≤1.25)。這是為了保證樣品內(nèi)的磁場強(qiáng)度H分布均勻。
1.1測量原理如下所示:
先給磁環(huán)繞制兩組線圈,N1為磁化線圈,N2為測試線圈??刂坪懔麟娫唇oN1提供電流I,如果磁環(huán)的磁路周長為Le,則產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度
H=N1*I/Le
N2的感應(yīng)電壓U通過積分得到磁通φ
如果樣品的截面積為Ae,可以計算得到磁通密度B
B=φ/(N2*Ae)
1.2 測試過程
1準(zhǔn)備好等待測試的樣環(huán),并量好尺寸。 | 3 包好絕緣膠帶。 |
2 稱好重量。 | 4 先繞制N2線圈,再繞好N1線圈,并將線圈端頭去漆。 |
注意:N2之所以先繞,是為了測量線圈更貼近樣品。
N2的匝數(shù)多少由磁通計的量程大?。?0mWb)以及分辨率決定。一般20匝左右較合適。N1的多少由測試條件H(樣品達(dá)到飽和的小磁場強(qiáng)度Hm)以及電流源的電流輸出大小(10A)決定。所以N1≥Hm*Le/10。
以低碳鋼環(huán)形樣品為例,樣品尺寸為φ40*32*11.1,測試條件為Hm=15000A/m,所以N2繞制20匝,N1繞制240匝。
測得磁滯回線如下。
測得磁化曲線如下。
其他閉路樣品(CD型,EE型等)的測量與此類似。
2 開路樣品的測量
開路樣品的測量方法可分兩種:一種是用螺線管測量開路樣品的磁特性;另一種是采用磁導(dǎo)計測量開路樣品的磁特性。其實采用磁導(dǎo)計是將開路測量轉(zhuǎn)化為閉路測量。
2.1用螺線管測量開路樣品的磁特性
其測試原理如下:
恒流電源給螺線管通電,電流大小為I,螺線管的匝數(shù)為N1,螺線管的長度為L,則螺線管中心產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度H=N1*I/L。棒形樣品放置在螺線管的中心,其截面積為Ae,并且套上測量線圈,測量線圈的匝數(shù)為N2,則棒形樣品的磁通密度B=φ/(N2*Ae)。
只是開路測量時,樣品內(nèi)部會產(chǎn)生反向的磁場強(qiáng)度(退磁場),從而影響H的測量。退磁場的大小與外加磁場強(qiáng)度的大小和樣品的形狀尺寸相關(guān),所以,為了減少退磁場的影響,應(yīng)將樣品加工成細(xì)長的樣品,即長徑比要大,并且大于20。
以鋼棒樣品為例,鋼棒尺寸為φ14*260。測試條件H=24000A/m。
測得的磁滯回線如下:
由于開路樣品有退磁場的影響,測試的磁滯回線都會往右傾斜。
軟件對曲線進(jìn)行退磁場修正,得到類似閉路樣品的磁滯回線,如下:
修正后的磁滯回線。
修正后的磁化曲線。
其他長條帶型的樣品與此類似。
2.2用磁導(dǎo)計測量開路樣品的磁特性
如果條帶形的樣品較寬較短,此時已不適合螺線管測量了。我們可以采用磁導(dǎo)計方法測量其直流磁性能。
原理如下:
上下磁軛夾住片狀樣品,使磁力線閉合。勵磁線圈通電產(chǎn)生磁場強(qiáng)度H,測量線圈的電壓積分得到磁通,進(jìn)而換算磁通密度B。
但是磁軛自身的剩磁、矯頑力以及磁導(dǎo)率大小,均會影響測量結(jié)果。磁軛的磁導(dǎo)率越高,矯頑力越小,對樣品的測量結(jié)果影響越小。
以鐵鈷合金片狀樣品為例,樣品尺寸為100mm*30mm*1mm。
測試條件H=10000A/m。
測得磁滯回線如下:
測得磁化曲線如下:
當(dāng)然磁導(dǎo)計可分 A 類磁導(dǎo)計和 B 類磁導(dǎo)計,上面提到的是 A 類磁導(dǎo)計。B 類磁導(dǎo)計的 模型大體相同,只是勵磁線圈是繞制在兩個磁軛上面,它產(chǎn)生的 H 值需要用磁勢線圈(磁 位計或 H 線圈)測量。
還有將開路測量轉(zhuǎn)化為閉路測量的方法,如將4個條帶樣品搭接成口子,再繞制兩個線圈,當(dāng)做閉路樣品測量。
如果長條形樣品尺寸是30*300,可以用愛潑斯坦方圈測量,類似4個樣品搭接口子形。
如果有些樣品是方塊,立方體,或者圓柱體,我們可以采用磁導(dǎo)計方案測量,甚至可以采用電磁鐵測量。
同樣的,電磁鐵測量方法和磁導(dǎo)計測量方法一樣,磁軛的磁性能會影響樣品的測量結(jié)果。
所有這些開路樣品的測量,對樣品都有兩個要求:一是等截面積;二是兩面平行。這樣才有利于測量過程,也使磁參數(shù)的測量更。
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