一种平板二维磁特性自动化测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种平板二维磁特性自动化测试装置，其具体包括导磁激励模块、高精度测量模块、二自由度自动控制系统及支撑定位模块。其中导磁激励模包括磁轭和激励线圈，通过磁轭构成相互垂直的磁通回路以保证测试信号强度，通过激励线圈完成测试磁场的激励给定。高精度测量模块由磁场强度线圈及磁感应强度探针构成，利用磁场强度线圈及磁感应强度探针对分别获取相互垂直方向的磁场强度及磁感应强度数据。二自由度自动控制系统通过电机驱动实现测量模块在水平面任意测试点的精准定位与自动测。支撑定位模块可保证部件之间的安装位置，并可作为测试样件的定位基准。本发明专利技术结构紧凑，操控便捷，适用性广，测试效果较好。测试效果较好。测试效果较好。

【技术实现步骤摘要】
一种平板二维磁特性自动化测试装置


[0001]本专利技术涉及软磁材料测试领域，特别涉及一种平板二维磁特性自动化测试装置，用于测试高磁导率软磁材料。

技术介绍

[0002]利用软磁材料的高导磁特性，可将环境大部分直流及低频磁场分流锁入软磁材料内部，因此在用软磁材料建立封闭结构后，由于分流作用，可在封闭结构内部可得到近零磁空间，由此可完成对外部磁场环境的高效屏蔽作用，而构建的零磁空间可作为超高灵敏测量、深空深地探测、基础物理学研究等的基础条件，因此软磁材料在磁屏蔽领域具有重要的作用。软磁材料的磁导率、矫顽力、饱和磁感应强度等磁特性将直接决定其磁屏蔽性能，因此如何准确、快速、全面的测试和评判软磁材料的磁特性具有重要的意义。
[0003]传统的软磁测量装置一般针对特制标准试环(GB/T13012
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2008)，利用变压器原理，在试环上均匀密绕激励线圈与测试线圈，通过电源模块对激励线圈施加正反向电流后，用数据采集模块获得测试线圈的感应磁场，即得材料完整磁滞回线，由此推算出材料的磁特性。该种测试装置的缺陷在于：1)装置的测试对象有限制，需要特制标准试环，无法直接反应平板结构(屏蔽体安装模块)的材料性能；2)每次测试需要绕线，测试效率低，且引入人为应力误差。为了提升传统软磁测量装置的缺陷，部分研究团队开展平板测试装置的研究。Gmyrek团队利用高导磁材料做成辅助磁轭模块，搭建可直接获取平板磁特性的测试装置，通过缠绕在平板样件上的线圈提供激励磁场并获取测试数据(GmyrekZ,CavagninoA.Modifiedsinglesheettestersystemforengineering measurements[C]//XXIIthInternationalConferenceonElectricalMachines(ICEM'2016).IEEE,2016.)。Mailh
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团队在平板测试装置的基础上设计磁场强度测试线圈，用以准确获得平板样件上的磁场强度(BJMailh
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,EliasR,SilvaI,etal.InfluenceofShieldingon theMagneticFieldMeasurementbyDirectH
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CoilMethodinaDouble
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YokedSST[C]//MOMAGPortoAlegre2016.)。平板测试装置可以直接针对屏蔽体安装模块进行磁特性测试，但仍然存在一定的局限性：(1)装置需要在平板样件上绕制感应线圈，因此仍然存在测试效率低下及绕线应力的引入；(2)目前的平板测试装置只能获取整块平板的性能，无法进行单点或局部评估，而单点或局部测试对于缺陷定位有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种平板二维磁特性自动化测试装置，实现平板软磁样件的自动化测试，并可通过施加二维磁场的大小改变磁场激励方向，从而实现平板样件完整磁特性测量，装置结构简单，操作便捷，适用性较强。
[0005]本专利技术的目的通过如下的技术方案来实现：
[0006]一种平板二维磁特性自动化测试装置，包括导磁激励模块、高精度测量模块、二自由度自动控制系统及支撑定位模块；
[0007]所述导磁激励模块通过支撑底座上的定位槽固定在支撑定位模块上，二自由度自动控制系统中的无磁滑轨通过螺栓固定在支撑定位模块上，高精度测量模块通过与驱动轴的轴孔配合可沿着驱动轴方向自由滑动，无磁滑块与驱动轴用螺钉固定连接，通过操控二自由度自动控制系统中无磁滑块的位置精确控制高精度测量模块的水平两自由度；利用导磁激励模块为测试样件提供激励磁场，利用高精度测量模块捕获测试样件上各测量点位的磁场强度和磁感应强度，利用二自由度自动控制系统实现平板样件各区域自动化测量。
[0008]进一步地，所述导磁激励模块由上磁轭，激励线圈和下磁轭构成，下磁轭通过支撑底座上的定位槽固定在支撑定位模块上，激励线圈均匀缠绕在上、下磁轭上，在测试过程中，首先将测试样件安置在下磁轭上表面，然后在测试样件上压装上磁轭，其中上、下磁轭的边缘保持对称对齐，在激励线圈施加激励电流后，由上磁轭、下磁轭及测试样件构成磁通回路，由此可在测试样件内产生均匀的激励磁场。
[0009]进一步地，上磁轭与测试样件的压合力为100～200N；上磁轭、下磁轭采用高导磁软磁材料制作。
[0010]进一步地，所述高导磁软磁材料为无取向硅钢片或高磁导率铁镍合金。
[0011]进一步地，采用两对相互垂直的磁轭二维结构，通过调整两对磁轭上激励线圈的电流大小，可控制两个方向的磁场激励幅值，控制进入测试样件的磁场方向和大小，实现二维磁特性测量。
[0012]进一步地，为提高测试样件内部的磁场均匀度，上磁轭和下磁轭采用宽边设计，宽边的长度K参考的尺寸为220～300mm。
[0013]进一步地，所述二自由度自动控制系统由驱动电机，二自由度的无磁滑轨，无磁滑块，驱动轴及相应的控制系统构成；其中二自由度的无磁滑轨通过螺钉与支撑定位模块固定连接，驱动电机通过驱动丝杠传动部件，使得无磁滑块在无磁滑轨上自由运动，无磁滑块与驱动轴之间用螺钉固定连接，由此通过驱动电机控制驱动轴在平面二自由度内运动；驱动轴与测量组件之间为孔轴配合；通过驱动电机实现高精度测量模块在平面二自由度任意位置运动，用于选定测试样件上的任意测量点位；通过控制系统配合，设置测试样件的不同区域测试方案，实现全自动测量；经过屏蔽处理的驱动电机延伸至下磁轭之外。
[0014]进一步地，所述支撑定位模块包含支撑底座，对准条，连接轴；支撑底座有两块，通过连接轴用螺栓固定连接，对准条有4块，通过螺栓与支撑底座固定连接；支撑底座用于支撑整个测试装置，通过支撑底座上的定位槽保证两对垂直的下磁轭的相互位置关系，并通过支撑底座的台阶结构，控制两对下磁轭的间隙，方便激励线圈散热；所述对准条用于测试样件的有边界限位，对准条作为测试样件的定位基准，由此精确获得测试样件上的各测试点位与测量组件8的相对位置关系，便于快速定位测试缺陷区域；对准条的侧面与上磁轭和下磁轭有配合关系，对准条保证上磁轭与下磁轭安装位置关系，减小上磁轭和下磁轭的对准误差，保证测试样件与上磁轭和下磁轭在接触位置的磁通连续性。
[0015]进一步地，所述高精度测量模块包括测量组件，所述测量组件由测量底座，磁感应强度探针，磁场强度测试线圈，驱动滑块，导向轴，无磁电推杆组成；磁感应强度探针通过胶粘的方式与测量底座固定连接，磁场强度测试线圈与测量底座通过沉头螺钉固定连接，由此测量底座、磁感应强度探针与磁场强度测试线圈形成一个整体测试结构；无磁电推杆一端通过法兰与驱动滑块固定连接，另一端通过螺栓与测量底座连接，导向轴与驱动滑块通
过螺纹连接，测量底座、磁场强度测试线圈与导向轴之间为精密孔轴配合；无磁电推杆推动测量底座、磁感应强度探针与磁场强度测试线圈组成的整体测试结构沿着导向轴的方向运动，实现测量组件靠近测试样件的测量动作；磁感应强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平板二维磁特性自动化测试装置，其特征在于：包括导磁激励模块、高精度测量模块、二自由度自动控制系统及支撑定位模块；所述导磁激励模块通过支撑底座上的定位槽固定在支撑定位模块上，二自由度自动控制系统中的无磁滑轨通过螺栓固定在支撑定位模块上，高精度测量模块通过与驱动轴的轴孔配合可沿着驱动轴方向自由滑动，无磁滑块与驱动轴用螺钉固定连接，通过操控二自由度自动控制系统中无磁滑块的位置精确控制高精度测量模块的水平两自由度；利用导磁激励模块为测试样件提供激励磁场，利用高精度测量模块捕获测试样件上各测量点位的磁场强度和磁感应强度，利用二自由度自动控制系统实现平板样件各区域自动化测量。2.根据权利要求1所述的一种平板二维磁特性自动化测试装置，其特征在于：所述导磁激励模块由上磁轭，激励线圈和下磁轭构成，下磁轭通过支撑底座上的定位槽固定在支撑定位模块上，激励线圈均匀缠绕在上、下磁轭上，在测试过程中，首先将测试样件安置在下磁轭上表面，然后在测试样件上压装上磁轭，其中上、下磁轭的边缘保持对称对齐，在激励线圈施加激励电流后，由上磁轭、下磁轭及测试样件构成磁通回路，由此可在测试样件内产生均匀的激励磁场。3.根据权利要求1所述的一种平板二维磁特性自动化测试装置，其特征在于：上磁轭与测试样件的压合力为100～200N；上磁轭、下磁轭采用高导磁软磁材料制作。4.根据权利要求3所述的一种平板二维磁特性自动化测试装置，其特征在于：所述高导磁软磁材料为无取向硅钢片或高磁导率铁镍合金。5.根据权利要求1所述的一种平板二维磁特性自动化测试装置，其特征在于：采用两对相互垂直的磁轭二维结构，通过调整两对磁轭上激励线圈的电流大小，控制两个方向的磁场激励幅值，控制进入测试样件的磁场方向和大小，实现二维磁特性测量。6.根据权利要求1所述的一种平板二维磁特性自动化测试装置，其特征在于：为提高测试样件内部的磁场均匀度，上磁轭和下磁轭采用宽边设计，宽边的长度K为220～300mm。7.根据权利要求1所述的一种平板二维磁特性自动化测试装置，其特征在于：所述二自由度自动控制系统由驱动电机，二自由度的无磁滑轨，无磁滑块，驱动轴及相应的控制系统构成；其中二自由度的无磁滑轨通过螺钉与支撑定位模块固定连接，驱动电机通过驱动丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐学平，周伟勇，孙津济，韩邦成，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：