用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法和系统

    专利2026-09-01  18


    本发明属于材料磁性能测量,尤其涉及用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法和系统。


    背景技术:

    1、磁性材料被广泛应用于当今社会中,与电子电力、自动化、机电一体化以及极弱磁场探测等领域紧密相关。磁性材料是能对磁场做出某种方式反应的材料,按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。以非晶合金软磁材料为代表的磁性元件主要应用于变压器、电流互感器、小型电机及电感等电子设备中,以坡莫合金为代表的软磁合金材料则在高频开关电源变压器、电磁屏蔽装置及磁轭中广泛应用,这些设备和装置的实际性能与磁性材料各性能参数息息相关。

    2、软磁材料的磁性能测试主要针对材料的初始磁化曲线和磁滞回线,对材料的初始磁导率μr、最大磁导率μm、剩磁br、饱和磁感应强度bs、和矫顽力hc等参数进行评估。无磁滞磁化曲线又称理想磁化曲线,是指磁性材料在没有磁滞损耗的情况下,材料内磁通密度与磁场强度的关系,可以通过在不同偏置静态磁场下对磁性材料消磁,并在消磁结束后测试内部的磁通密度来得到。但材料内的磁通密度在消磁过程中变化过程复杂,需要提高测试仪器精度来降低累计误差,导致测试精度低,成本高等问题。因此,亟需一种方便准确的方法对磁性材料的无磁滞磁化曲线进行测试。


    技术实现思路

    1、为解决上述技术问题,本发明提出了用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法和系统,能够解决测试精度低,成本高等问题。

    2、为实现上述目的,本发明提出了用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法,包括:

    3、对环形样品施加偏置磁场,并对所述环形样品进行消磁处理,获取第一环形样品;

    4、对所述第一环形样品施加激励磁场,获取软磁材料磁通密度变化;

    5、基于所述磁通密度变化,获取初始磁化曲线,并计算所述初始磁化曲线的起点磁通密度;

    6、改变所述偏置磁场直至达到饱和偏置磁场,结合不同所述偏置磁场下所述初始磁化曲线的起点磁通密度,获取无磁滞磁化曲线。

    7、可选的,对所述环形样品施加偏置磁场包括:

    8、在所述环形样品上任一段长度,绕制直流偏置绕组;

    9、利用所述直流偏置绕组向所述环形样品施加所述偏置磁场。

    10、可选的,对所述环形样品进行消磁处理包括:

    11、在所述环形样品上绕制消磁绕组,所述消磁绕组与所述直流偏置绕组之间不接触;

    12、利用所述消磁绕组对所述环形样品施加低频且振荡衰减的退磁场进行消磁,且退磁场的初始幅值应满足使样环达到磁饱和。

    13、可选的,所述激励磁场为四分之一周期极低频的正弦激励磁场。

    14、可选的,获取所述软磁材料磁通密度变化包括:

    15、基于施加的所述激励磁场,采集所述激励磁场产生的感应电压信号;

    16、基于所述感应电压信号,获取所述软磁材料磁通密度变化。

    17、可选的,计算所述初始磁化曲线的起点磁通密度包括:

    18、基于所述初始磁化曲线,获取最大磁通密度;

    19、基于饱和磁通密度和是最大磁通密度,计算所述初始磁化曲线的起点磁通密度。

    20、本发明还提供了用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试系统,包括:电源、被测环形样品和测试显示模块;

    21、所述被测环形样品用于提供测试数据,其中,所述被测环形样品包括:直流偏置绕组、消磁绕组、激励绕组和感应绕组;

    22、所述电源用于给所述被测环形样品各线圈绕组提供输入电流,为被测样环提供直流偏置磁场、退磁场和激励磁场;

    23、所述测试显示模块用于根据测试数据显示无磁滞磁化曲线。

    24、可选的,所述直流偏置绕组、消磁绕组、激励绕组和感应绕组均绕制在所述环形样品上,所述直流偏置绕组、消磁绕组、激励绕组和感应绕组之间不接触。

    25、可选的,所述直流偏置绕组用于向所述环形样品提供不同静态偏置磁场;

    26、所述消磁绕组用于产生退磁场;

    27、所述激励绕组用于为环形样品提供激励磁场;

    28、所述感应绕组用于采集记录激励磁场变化产生的感应电压信号。

    29、与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:

    30、软磁材料在不同偏置磁场下消磁后才能处于无磁滞磁化状态,而消磁过程中材料内部的磁化强度反复、剧烈变化,导致难以通过感应绕组准确测试消磁后材料的磁化状态。本发明以软磁材料饱和磁化强度为基准,通过测试消磁后无磁滞磁化状态与磁饱和状态间的差值,得到软磁材料的无磁滞磁化曲线。因此,本发明所提出的测试方法相比于常规直接测量方法更简单,所涉及仪器成本更低,测试结果更准确。



    技术特征:

    1.用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法,其特征在于,对所述环形样品施加偏置磁场包括:

    3.根据权利要求2所述的用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法,其特征在于,对所述环形样品进行消磁处理包括:

    4.根据权利要求1所述的用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法,其特征在于,所述激励磁场为四分之一周期极低频的正弦激励磁场。

    5.根据权利要求1所述的用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法,其特征在于,获取所述软磁材料磁通密度变化包括:

    6.根据权利要求1所述的用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法,其特征在于,计算所述初始磁化曲线的起点磁通密度包括:

    7.用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试系统,其特征在于,包括:电源、被测环形样品和测试显示模块;

    8.根据权利要求7所述的用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试系统,其特征在于,所述直流偏置绕组、消磁绕组、激励绕组和感应绕组均绕制在所述环形样品上,所述直流偏置绕组、消磁绕组、激励绕组和感应绕组之间不接触。

    9.根据权利要求7所述的用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试系统,其特征在于,


    技术总结
    本发明公开了用于软磁材料环形样品的无磁滞磁化曲线测试方法和系统,测试方法包括:对环形样品施加偏置磁场,并对所述环形样品进行消磁处理,获取第一环形样品;对所述第一环形样品施加激励磁场,获取软磁材料磁通密度变化;基于所述磁通密度变化,获取初始磁化曲线,并计算所述初始磁化曲线的起点磁通密度;改变所述偏置磁场直至达到饱和偏置磁场,结合不同所述偏置磁场下所述初始磁化曲线的起点磁通密度,获取无磁滞磁化曲线。本发明以饱和磁通密度为基准,对消磁后材料内部的磁通密度进行求解,避免直接测量消磁过程材料内部磁通密度的变化,降低累计误差,更准确快速地测量无磁滞磁化曲线。

    技术研发人员:杨剑之,张旭,刘一锦,曹富智,师泯夏,郑世强
    受保护的技术使用者:北京航空航天大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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