硬磁材料溫度特性檢測裝置的製作方法
2023-07-27 03:25:01
專利名稱：硬磁材料溫度特性檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及磁性材料特性測量裝置，尤其涉及硬磁材料溫度特性檢測裝置，屬於測量領域。
背景技術：
永磁材料具有能量轉換功能，可以將機械能與電磁能相互轉換。利用其能量轉換功能和磁的各種物理效應(如磁共振效應、磁力學效應、磁光效應等)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算機、網絡信息、通訊、航空航天、能源、交通、醫療、辦公自動化、家電等高技術領域的核心功能器件。永磁材料以其廣泛的技術基礎和應用背景，正日益成為社會發展中重要的物質基礎之一。燒結釹鐵硼是人類目前使用的磁性能最強的永磁體，它具有很高磁能積和超高的內稟矯頑力，是製造效能高、體積小、重量輕的エ業磁性功能器件的理想材料，在現代高新技術領域起著舉足輕重的作用。其不足之處是磁性隨溫度的變化改變較大，其剩磁和矯頑力的溫度係數分別達到了 O. 1%和O. 6%以上。近年來，隨著稀土永磁材料應用領域的擴展和在信息技術、風カ發電、混合動カ汽車、精密電機和防爆電機等高技術領域應用的深入，人們對磁性材料的高溫磁性能的穩定性問題(如高溫退磁曲線、溫度係數、最大工作溫度、不可逆損失等的測量)重視程度不斷提高。太空飛行器、衛星、飛彈、核潛艇等國防領域則明確要求稀土永磁體在不同溫度下各項磁性能的準確數值。用永磁材料製造的設備和器件一般需要在恆定的穩態下工作，然而在ー些使用領域中，環境溫度有可能處在極端的情況。在風カ發電機組內部，氣溫變化範圍在-40°C 150°C;宇航飛行器的氣溫變化範圍可達_60°C 200°C;早在2000年，美國國防部提出了最高使用溫度大於450°C的永磁材料的需求，這些材料主要應用於新一代飛行器的發動機系統，以及用電子元器件替代原有的液壓傳動系統，以提高飛行器的可靠性和降低飛行器的維護難度。磁性器件的設計要求永磁材料提供已知的溫度特性。現實的需求推動了研究的發展，從1996年至今(主要在美國)出現了高溫磁體的研究熱潮，如何改善稀土永磁材料的溫度穩定性已經成為材料製造者和使用者關注的問題之一。
實用新型內容本實用新型針對現有技術的不足，提供可以測量硬磁材料在高溫下的各種特性的硬磁材料溫度特性檢測裝置。本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下硬磁材料溫度特性檢測裝置，包括控制和數據處理単元、磁場和磁感測量単元、溫度控制單元和磁化単元，所述控制和數據處理單元接收磁場和磁感測量単元傳輸的數據，所述磁化単元接收控制和數據處理單元傳輸的數據，所述磁化単元與溫度控制單元相連接。本實用新型的有益效果是本實用新型所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，能夠在閉磁路的條件下測量從室溫到500°C的樣品的高溫磁特性，不僅用於釹鐵硼磁體，更可用於具有較低溫度係數和較高 居裡溫度地SmCo5系、Sm2Col7磁體，解決了高溫下稀土永磁材料磁特性的測量問題。在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。進一步，所述控制和數據處理單元包括依次連接的計算機和印表機。進一步，所述磁場和磁感測量單元包括J積分器和H積分器、J線圈和H線圈、模數轉換卡，所述模數轉換卡與計算機數據連接，所述J線圈和H線圈分別通過J積分器和H積分器與模數轉換卡相連接。進一步，所述磁化單元包括依次連接的數模轉化卡、勵磁電源和電磁鐵，所述勵磁電源通過數模轉化卡與計算機相連接。進一步，所述電磁鐵包括對稱分布的兩個磁軛、對稱分布的兩個加熱極頭、兩個極柱和四個磁化繞組，所述兩個極柱分別與加熱極頭相連接，所述磁化繞組纏繞與極柱外部並位於磁軛內部。進一步，所述電磁鐵冷卻單元包括相互連接的電磁鐵冷卻水循環管和電磁鐵冷卻水循環機，所述電磁鐵冷卻水循環管設於磁軛內部磁化繞組之間和兩側，所述電磁鐵冷卻水循環機設於電磁鐵外部。進一步，所述溫度控制單元包括控溫儀、測溫儀、電加熱單元和線圈溫度控制單元，所述控溫儀與電加熱單元、測溫儀相連接，所述測溫儀設於電磁鐵極頭內部，所述線圈溫度控制單元包括相互連接的線圈冷卻水循環管和線圈冷卻水循環機，所述線圈冷卻水循環管設於J線圈和H線圈內部，所述線圈冷卻水循環機設於線圈外部。進一步，所述冷卻循環單元為冷卻水循環單元。進一步，所述電磁鐵冷卻單元為冷卻水循環單元。
圖I為本實用新型所述的裝置的剖面圖；圖2為本實用新型所述的裝置的磁場和磁感測量單元結構圖；圖3為本實用新型所述的裝置的溫度控制單元結構圖；圖4為本實用新型所述的裝置的電磁鐵結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。如圖I所示，具體實施例1，應用本實用新型所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置測量一個44H檔的釹鐵硼作為試驗樣品在室溫到200°C範圍內的磁特性，本裝置包括控制和數據處理單元I、磁場和磁感測量單元2、溫度控制單元3和磁化單元4，所述控制和數據處理單元I接收磁場和磁感測量單元2傳輸的數據，所述磁化單元4接收控制和數據處理單元I傳輸的數據，所述磁化單元4與溫度控制單元3相連接，所述控制和數據處理單元I向磁化單元4傳輸控制數據，所述磁化單元4對樣品進行勵磁，所述溫度控制單元3對樣品進行加熱、測溫並記錄數據，並將數據傳輸至控制和數據處理單元I。所述控制和數據處理單元I包括依次連接的計算機11和印表機12。[0024]如圖2所示，所述磁場和磁感測量単元2包括J積分器21和H積分器22、J線圈23和H線圈24、模數轉換卡25，所述模數轉換卡25與計算機11數據連接，所述J線圈23和H線圈24分別通過J積分器21和H積分器22與模數轉換卡25相連接。 所述磁化單元4包括依次連接的數模轉化卡41、勵磁電源42、電磁鐵43和電磁鐵冷卻單元44,所述勵磁電源42通過數模轉化卡41與計算機11相連接。如圖4所示，所述電磁鐵43包括對稱分布的兩個磁軛431、對稱分布的兩個加熱極頭432、兩個極柱433、四個磁化繞組434和絲槓435，所述兩個極柱433分別與加熱極頭432相連接，所述兩個磁軛431、兩個極柱433、兩個加熱極頭432和試驗樣品構成閉合迴路，所述四個磁化繞組434分別纏繞於兩個極柱433外部，通過旋轉絲槓435可以控制極柱433上下移動，使兩個加熱極頭432之間產生空間放置樣品。所述電磁鐵冷卻単元44包括相互連接的電磁鐵冷卻水循環管和電磁鐵冷卻水循環機，所述電磁鐵冷卻水循環管設於磁軛431內部磁化繞組434之間和兩側，所述電磁鐵冷卻水循環機設於電磁鐵43外部。如圖3所示，所述溫度控制單元3包括控溫儀31、測溫儀32、電加熱単元和線圈溫度控制單元33，所述控溫儀31與電加熱単元、測溫儀32相連接，所述測溫儀32設於加熱極頭432內部，用於測量加熱極頭432溫度，所述線圈溫度控制單元33包括相互連接的線圈冷卻水循環管和線圈冷卻水循環機，所述線圈冷卻水循環管設於J線圈23和H線圈24內部，所述線圈冷卻水循環機設於線圈外部。所述冷卻循環單元和電磁鐵冷卻単元都採用冷卻水循環製冷。測量前，將控制和數據處理単元I、磁場和磁感測量単元2、溫度控制單元3和磁化単元4開啟，將所述44H檔的釹鐵硼放入電磁鐵兩加熱極頭432之間、並位於J線圈23中間，操作溫度控制單元3對樣品進行加熱並保持一段時間，計算機11通過數模轉化卡41向勵磁電源42發出勵磁電流信號，同時通過勵磁信號對測量過程進行控制，在勵磁電流的作用下，電磁鐵43產生變化的磁化場，於此同時H線圈24將J線圈23感應樣品所處位置的磁場和磁通信號，H積分器22將與磁場成正比的信號、J積分器21將與樣品磁極化強度成正比的信號送到雙通道模數轉換器25中，模數轉換器25將兩通道的電壓信號由模擬量變成數字量後送到計算機11中，計算機11獲得整周期測量信號後，利用軟體技術對其進行計算處理，最後給出預設溫度下的樣品退磁曲線和各種測量結果，樣品溫度恆定後，整個測量過程約耗時I分鐘左右。具體實施例2，應用本實用新型所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置測量ー個2:17型釤鈷磁體作為試驗樣品在400°C時的磁特性。測量前，將控制和數據處理単元I、磁場和磁感測量単元2、溫度控制單元3和磁化単元4開啟，將所述2:17型釤鈷磁體放入電磁鐵兩加熱極頭432之間、並位於J線圈23中間，操作溫度控制單元3對樣品進行加熱並保持一段時間，計算機11通過數模轉化卡41向勵磁電源42發出勵磁電流信號，同時通過勵磁信號對測量過程進行控制，在勵磁電流的作用下，電磁鐵43產生變化的磁化場，於此同時H線圈24將J線圈23感應樣品所處位置的磁場和磁通信號，H積分器22將與磁場成正比的信號、J積分器21將與樣品磁極化強度成正比的信號送到雙通道模數轉換器25中，模數轉換器25將兩通道的電壓信號由模擬量變成數字量後送到計算機11中，計算機11獲得整周期測量信號後，利用軟體技術對其進行計算處理，最後給出預設溫度下的樣品退磁曲線和各種測量結果，樣品溫度恆定後，整個測量過程約耗時I分鐘左右測量結果為，2:17型釤鈷磁體在400°C，各項磁性參數相對標準偏差分別為剩磁(Br)0. 43 %、內稟矯頑力(HcJ) 1.06%,矯頑力(HcB)0. 71 %、最大磁能積((BH)max)0. 92%。儘管400°C高溫下裝置的各項不確定度都較為可觀以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.硬磁材料溫度特性檢測裝置，包括控制和數據處理単元、磁場和磁感測量単元和磁化単元，其特徵在幹，還包括溫度控制單元，所述控制和數據處理単元接收磁場和磁感測量単元傳輸的數據，所述磁化単元接收控制和數據處理単元傳輸的數據，所述磁化単元與溫度控制單元相連接。
2.根據權利要求I所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，其特徵在於，所述控制和數據處理單元包括依次連接的計算機和印表機。
3.根據權利要求2所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，其特徵在幹，所述磁場和磁感測量單元包括J積分器和H積分器、J線圈和H線圈、模數轉換卡，所述模數轉換卡與計算機數據連接，所述J線圈和H線圈分別通過J積分器和H積分器與模數轉換卡相連接。
4.根據權利要求3所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，其特徵在於，所述磁化単元包括依次連接的數模轉化卡、勵磁電源和電磁鐵，所述勵磁電源通過數模轉化卡與計算機相連接。
5.根據權利要求4所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，其特徵在於，所述電磁鐵包括對稱分布的兩個磁軛、對稱分布的兩個加熱極頭、兩個極柱和四個磁化繞組，所述兩個極柱分別與加熱極頭相連接，所述磁化繞組纏繞與極柱外部並位於磁軛內部。
6.根據權利要求5所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，其特徵在幹，所述電磁鐵冷卻単元包括相互連接的電磁鐵冷卻水循環管和電磁鐵冷卻水循環機，所述電磁鐵冷卻水循環管設於磁軛內部磁化繞組之間和兩側，所述電磁鐵冷卻水循環機設於電磁鐵外部。
7.根據權利要求6所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，其特徵在幹，所述溫度控制單元包括控溫儀、測溫儀、電加熱單元和線圈溫度控制單元，所述控溫儀與電加熱單元、測溫儀相連接，所述測溫儀設於電磁鐵極頭內部，所述線圈溫度控制單元包括相互連接的線圈冷卻水循環管和線圈冷卻水循環機，所述線圈冷卻水循環管設於J線圈和H線圈內部，所述線圈冷卻水循環機設於線圈外部。
8.根據權利要求7所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，其特徵在幹，所述冷卻循環單元為冷卻水循環單元。
9.根據權利要求I至8任一項所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，其特徵在於，所述電磁鐵冷卻單元為冷卻水循環單元。
專利摘要本實用新型涉及硬磁材料溫度特性檢測裝置，包括控制和數據處理單元、磁場和磁感測量單元、溫度控制單元和磁化單元，所述控制和數據處理單元與磁場和磁感測量單元和磁化單元分別數據連接，所述磁化單元與溫度控制單元相連接。本實用新型所述的硬磁材料溫度特性檢測裝置，能夠在閉磁路的條件下測量從室溫到500℃的樣品的高溫磁特性，不僅用於釹鐵硼磁體，更可用於具有較低溫度係數和較高居裡溫度地SmCo5系、Sm2Co17磁體，解決了高溫下稀土永磁材料磁特性的測量問題。
文檔編號G01R33/12GK202362442SQ20112050742
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者侯瑞芬, 孫安路, 張志高, 戴璐, 李曉菊, 林安利, 王京平, 胡曉榮, 範雯, 賀建 申請人:中國計量科學研究院