复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法，用于测试不同应力、温度、磁场频率、磁场强度等复杂工况的磁特性和损耗特性。非晶/纳米晶合金铁心对应力非常敏感，而加工过程中、过盈装配时及实际使用中都不可避免引入应力，导致损耗性能恶化，此外不同工作温度将改变非晶/纳米晶合金铁心损耗性能，目前常规测试方法无法获取复杂工况对非晶/纳米晶合金铁心的磁特性和损耗特性的影响程度和规律。本发明专利技术提出的装置包括高低温箱、施力装置、磁特性测试装置和样件专用夹具，可获得非晶/纳米晶合金铁心样件在应力和温度同时变化时的磁滞回线、磁化曲线和损耗曲线，对使用非晶/纳米晶合金铁心的电机的设计和应用起到重要指导意义。用起到重要指导意义。用起到重要指导意义。

【技术实现步骤摘要】
复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法


[0001]本专利技术涉及非晶/纳米晶合金铁心的测量
，具体涉及磁场和温度等复杂工况影响下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试和分析，适用于但不限于电机铁心常见牌号的非晶/纳米晶材料。

技术介绍

[0002]铁心材料属性是电机特性分析和优化设计的共性基础，现有铁心损耗计算方法比较完善，但基本上均是针对硅钢片铁心，而非晶/纳米晶合金铁心的材料特性和工况敏感性明显不同于硅钢。非晶/纳米晶合金铁心对应力非常敏感，而加工过程中、过盈装配时及实际使用中都不可避免引入应力，导致损耗性能恶化，此外不同工作温度将改变非晶/纳米晶合金铁心损耗性能。非晶/纳米晶合金的应力和温度敏感性使得铁心损耗精确计算非常困难，实际使用中的非晶/纳米晶合金铁心损耗性能将发生严重改变，不能直接使用非晶带材损耗特性。
[0003]非晶/纳米晶合金铁心的性能对于整个非晶/纳米晶合金电机系统至关重要，而不同应力、温度、磁场强度、磁场频率等复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的磁特性和损耗特性缺乏系统深入的研究，易造成损耗计算结果不符合真实情况，需准确解析表征非晶/纳米晶合金铁心在不同应力、温度、磁场频率、磁场强度等复杂工况的磁特性和损耗特性，建立适用范围更广、更精确的材料特性模型。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法，通过本专利技术可获得非晶/纳米晶合金铁心在不同应力、温度、磁场频率、磁场强度等复杂工况的磁特性和损耗特性。
[0005]本专利技术的具体内容为：
[0006]复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法，包括软磁材料测试仪、信号发生器、功率放大器、数字功率表、示波器、软件控制系统与负反馈调节系统、高低温万能力学试验机、三爪卡盘、压力传感器、径向拉力夹具、径向压力夹具和轴向压力夹具等。
[0007]所述软磁材料测试仪可对被测样件施加直流和交流励磁磁场，测试样件在应力作用下的直流和交流磁特性。
[0008]所述软磁材料磁特性测试时需要在其四周缠绕励磁线圈与感应线圈。
[0009]所述高低温万能力学试验机可为被测样件施加径向拉力和轴向压力，同时可为样件提供高低温环境。
[0010]所述三爪卡盘可对样件提供径向压力，通过卡爪调节口调节卡爪对样件的夹紧力，通过径向压力夹具将力均匀分布于样环上，并通过压力传感器测得相应压力。同时基于
三爪卡盘的自锁能力，可将预紧力稳定在设定值。
[0011]将三爪卡盘整体放入高低温万能力学试验机中，由三爪卡盘提供径向压力，由万能力学测试机提供轴向压力，同时可对样环温度进行调节。此时通过该装置对样环开展测试，即可获得相应条件下的磁特性和损耗特性。
[0012]所述径向拉力夹具、径向压力夹具和轴向压力夹具，可解决直接对其施力会带来线圈变形和样件受力不均匀的问题。为对被测样件均匀施力，基于典型非晶/纳米晶合金铁心样环尺寸设计了施力夹具，施力夹具可采用聚四氟乙烯或其他耐高温高强度无磁材料加工而成。
[0013]在拉力、压力或温度环境参数稳定后，先对样件进行消磁，消磁频率应低于交流测试频率，消磁完成后通过软磁材料测试仪对被测样件的交直流磁特性进行测试；
[0014]记录不同应力、不同温度作用下的磁特性和损耗特性，获得非晶/纳米晶合金铁心磁特性和损耗特性与应力、温度之间的对应关系。
[0015]有益效果：
[0016]1、本专利技术复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法，可实现非晶/纳米晶合金铁心在定值径向拉应力、径向压应力和轴向压应力作用下的磁特性和损耗特性测试。
[0017]2、本专利技术复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法，提出了专用夹具和径向压力测试方法，通过夹具、三爪卡盘和高低温万能力学试验机在避免线圈绕组受力的同时，可将力均匀施加在样件上，避免样件受集中用力影响。夹具制作简单，使用方便。
[0018]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术中的技术方案，以下将对所需要使用的附图作简单地介绍。
[0020]图1为本专利技术复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法测试原理图；
[0021]图2为本专利技术复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法的施加径向拉力或径向拉力与温度耦合测试示意图；
[0022]图3为本专利技术复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法的施加不同温度或径向压力与温度耦合测试示意图；
[0023]图4为本专利技术复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法的施加不同径向压力示意图；
[0024]图5为本专利技术中径向压力夹具示意图；
[0025]图6为本专利技术复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法的测试流程图；
[0026]图中：1
‑
万能力学试验机，2
‑
高低温箱，3
‑
径向拉力夹具，4
‑
拉力卡钳，5
‑
径向压力装置，6
‑
底座，5
‑1‑
三爪卡盘，5
‑2‑
卡爪，5
‑3‑
样件垫板，5
‑4‑
压力传感器，5
‑5‑
径向压力夹具，5
‑6‑
被测样件，5
‑7‑
测试线圈。
具体实施方式
[0027]下面根据附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置，包括软磁材料测试仪、万能力学试验机1、三爪卡盘5
‑
1、压力传感器5
‑
4、径向拉力夹具3和径向压力夹具5
‑
5等。软磁材料测试仪由信号发生器、功率放大器、数字功率表和示波器构成。
[0029]如图1所示，本专利技术复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置和方法，通过信号发生器，功率放大器，数字功率表和示波器构成软磁材料测试仪，通过励磁线圈对非晶/纳米晶合金铁心施加励磁电流，通过感应线圈感应非晶/纳米晶合金铁心的磁通信号，配合万能力学试验机1，高低温箱2以及径向压力装置5可测得测试非晶/纳米晶合金铁心样件在应力和温度同时变化时的磁滞回线、磁化曲线和损耗曲线，可获得非晶/纳米晶合金铁心在不同应力、温度、磁场频率、磁场强度等复杂工况的磁特性和损耗特性。信号发生器连接功率放大器。功率放大器的一端依次连接数字功率表、励磁线圈和功率放大器的另一端。励磁线圈缠绕在非晶/纳米晶合金铁心上。非晶/纳米晶合金铁心上还缠绕有感应线圈。感应线圈的一端依次连接示波器和感应线圈的另一端。径向压力装置5由径向压力夹具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.复杂工况下非晶/纳米晶合金铁心的损耗特性测试装置，其特征在于，包括软磁材料测试仪、万能力学试验机、三爪卡盘、压力传感器和径向拉力夹具；所述软磁材料测试仪用于对被测样件施加直流和交流励磁磁场，测试被测样件在应力作用下的直流和交流磁特性；所述万能力学试验机用于对被测样件施加径向拉力和轴向压力，同时可为样件提供变温环境；所述三爪卡盘用于对被测样件提供径向压力，通过卡爪调节口调节卡爪对被测样件的夹紧力，通过径向压力夹具将力均匀分布于样环上，并通过压力传感器测得相应压力。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三爪卡盘具有自锁能力，能够将预紧力固定在设定值。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，软磁材料测试仪由信号发生器、功率放大器、数字功率表和示波器构成；信号发生器连接功率放大器，功率放大器的一端依次连接数字功率表、励磁线圈和功率放大器的另一端，励磁线圈缠绕在非晶/纳米晶合金铁心上，非晶/纳米晶合金铁心上还缠绕有感应线圈；感应线圈的一端依次连接示波器和感应线圈的另一端。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括径向拉力夹具，径向拉力夹具与被测样件安装在拉力卡钳中，通过万能力学试验机施加预定数值的拉力，通软磁材料测试仪测试非晶/纳米晶合金铁心在不同拉应力作用下的磁特性和损耗特性；万能力学试验机内部设置有高低温箱；拉力卡钳位于高低温箱中。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，三爪卡盘对被测样件提供径向压力，通过调节卡爪对被测样件的夹紧力，通过径向压力夹具将力均匀分布于被测样件上，并通过压力传感器测得相应压力。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，三爪卡盘包括卡爪、样件垫板、压力传感器、径向压力夹具、被测样件以及测试线圈；三爪卡盘中间为环形的径向压力夹具，径向压力夹具的内部有用于放置被测样件的环形槽；被测样件上缠绕有测试线圈；径向压力夹具的外周上均匀设置有多个卡爪；压力夹具与卡爪之间设置有样件垫板；卡爪上设置有接触压力传感器；接触压力传感器连接径向压力夹具；将三爪卡盘整体放入高低温万能力学试验机中，由三爪卡盘提供径向压力，由万...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐学平，韩邦成，刘威，孙津济，朱韬，
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：