【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于软磁材料磁特性测量领域，特别涉及了一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置。
技术介绍
1、电工钢片由于具有良好的导磁性能以及高的能效是现代电工装备中用量最大的磁性材料。现代电工装备在进行设计优化和电磁性能分析时需要输入电工材料的物性参数，对电工钢片来说就需要获取材料的磁特性参数。由于我国高压直流输电技术的快速发展以及电力电子设备的大量投用，使得电网中的电工装备常常服役于直流偏磁、高频以及高次谐波等非正弦激励工况。在实际应用中，电工钢片的固有非线性复杂磁滞特性会对电工装备的励磁性能、损耗等产生影响，同时又会受到诸如温度、应力等多物理场耦合作用。因此，专利技术一套电工钢片复杂磁特性测量装置，获取材料在复杂激励以及多物理因素耦合作用下的磁特性对现代电工装备的优化设计及电磁多物理场耦合分析具有重要意义。
2、电工装备在运行时不可避免产生各种损耗，进而造成铁心等部件温度的升高，温度升高又会导致铁心电工钢片磁特性的改变。因此，在精细测量电工钢片磁特性时需要考虑不同热载荷的影响。现有专利文献中已有考虑温度因素的磁特性测量装置，加载温度的方法主要有恒温箱控温法、局部加热片加热法、油浴加热法等，这些方法虽然都可以实现电工钢片样片的温度加载，但是它们均忽略了一个重要的问题，就是测量过程中的样片自发热问题。在测量电工钢片磁特性时需要通过励磁线圈对测量样片施加交变励磁磁场，电工钢片在励磁磁场反复磁化下自身产生损耗继而发热。频率越高、谐波成分越丰富，饱和程度越高则发热越厉害，高频测量时如果不采取冷却措施一般30s后试样温度可
3、电工装备制造过程中铁心经过冲压、剪裁、叠压、焊接、嵌线、压装等工艺，运行时还要承受来自绕组、负载等力载荷。可见，电工钢片在加工和运行时均承受着应力载荷，因此在测量电工钢片磁特性时需要考虑应力因素的影响。现有专利文献中通过气缸、电缸等方法对测量样片施加拉、压应力，但是这些装置普遍构造复杂，有些还需要使用附属设备如空气压缩机等。
4、电工钢片磁特性测量主要检测两个基本物理量：磁通密度和磁场强度。根据这两个物理量即可获得材料导磁性能和损耗特性参数。磁通密度的测量主要依据法拉第电磁感应定律，一种方法是在样片上绕制b线圈，检测b线圈的感应电动势进而计算磁通密度。另一种方法是b探针法，该方法是利用电工钢片本身作为导电回路，使用两个金属探针将样片表面感应电动势引出进而计算样片内部磁通密度。两种方法均存在一定的缺陷，b线圈在绕制过程中由于无法紧密贴合样片表面从而造成测量结果的不准确，而探针法在每次测量时均需要保证刺穿样片表面，实现良好电接触，从而带来测量可靠性差的问题。
5、磁场强度h的测量有励磁电流法、h线圈法两种。其中励磁电流法依据安培环路定律，使用此方法时必须已知或假定其平均磁路长度或者等效磁路长度，但是等效磁路长度并不是定值，而会受样片饱和程度的影响，若采用定值进行计算，就会造成测量结果与实际值不符的问题。针对此问题，有学者提出采用h线圈法进行测量，该方法基于电磁场理论中磁场强度的连续性原理，即样片表面磁场强度的切向分量连续。采用该方法由于不需要假设有效磁路长度从而避免了励磁电流法的缺陷。采用单h线圈法需要将h线圈紧贴被测样片表面才能保证测量的准确性，但是在实际操作中无法保证h线圈紧贴样片，从而带来了一定的误差。之后在一些文献中又衍生出双层h线圈法，在一定程度上提高了测量的准确性。但是这种双h线圈法是在假设样片表面一定距离范围内磁场强度空间上满足线性变化的条件下才是准确的，但是实际情况并非如此，尤其是在样片饱和，漏磁增多后，线性变化的假设是值得怀疑的。因此该方法仍然存在一定缺陷。
6、综上，虽然目前已报道了多种电工钢片磁特性测量方案，但是仍然存在较多的问题限制了其工程应用和标准化。
技术实现思路
1、针对现有电工钢片磁特性测量装置和方法在温度控制、应力加载以及信号检测方面存在的问题，本专利技术提供一种能够抑制自发热的电工钢片磁特性测量装置，所述测量装置采用主动换热模块实现温度的双向控制，采用粘贴压电陶瓷片实现电工钢片测量区域的局部应力加载，采用夹持型b探针实现b信号的检测，采用多h线圈阵列实现h信号的检测，其目的是提高磁特性测量装置的可靠性以及测量结果的准确性。
2、一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，包括励磁测量模块、主动换热模块和应力施加模块；
3、所述励磁测量模块包括底座，底座上放置一对相互扣合的u形铁芯，u形下铁芯外侧利用三块支撑板固定，u形下铁芯内侧设置固定在支撑板顶端卡槽内的线圈支撑骨架；所述线圈支撑骨架左、右两侧固定板内部中间偏上处安装两h线圈支撑板，两h线圈支撑板中间的槽口处放置h线圈阵列，h线圈阵列通过导线连接线圈支撑骨架上、下两侧安装板的接线端上；所述线圈支撑骨架左右两侧固定板外部中间位置对称设置两探针孔，探针孔内安装夹持型b探针，夹持型b探针两侧的线圈支撑骨架上缠绕励磁线圈；
4、所述主动换热模块包括冷却板，冷却板放置于线圈支撑骨架的h线圈支撑板的下部，冷却板上方设置贯穿线圈支撑骨架上下两侧安装板且固定在u形上铁芯和u形下铁芯之间的电工钢片，电工钢片的两侧壁与夹持型b探针接触，电工钢片的测量区域粘贴温度传感器，温度传感器与固定在底座上的温度控制器连接；
5、所述应力施加模块包括压电陶瓷片，所述压电陶瓷片包括压电陶瓷片ⅰ和压电陶瓷片ⅱ，压电陶瓷片ⅰ和压电陶瓷片ⅱ对称粘贴于电工钢片被测区域上、下表面，压电陶瓷片ⅱ固定在冷却板的凹槽中；压电陶瓷片ⅰ的侧面设有固定在电工钢片被测区域上的力传感器，力传感器与固定在底座上的可调电压源和力传感器控制器连接。
6、所述冷却板分为上部冷却板和下部冷却板，下部冷却板内部设有冷却通道，冷却通道的进孔和出孔通过冷却液管道与固定在底座上的冷却液循环泵和换热器连通；所述上部冷却板中间位置设有与压电陶瓷片ⅱ相吻合的凹槽。
7、所述冷却通道样式可任意，以提高换热效率为准，冷却通道长度小于冷却板的长度，冷却通道宽度大于电工钢片的宽度。
8、所述夹持型b探针包括旋钮、螺纹杆、探针杆、弹簧和探针尖，所述旋钮固定在线圈支撑骨架左右两侧固定板的外侧，旋钮与螺纹杆连接；所述探针杆包括实心杆和空心杆，空心杆内设有弹簧，螺纹杆与探针杆的实心杆连接，探针杆的空心杆内套装探针尖，探针尖的杆端与弹簧接触，所述探针尖的尖头采用y形分叉结构。
9、所述h线圈阵列包括三层及以上h线圈，多层h线圈重叠放置。
10、所述温度传感器为热电阻或热电偶等常用温度传感器。
11、所述u形上铁芯和u形下铁芯采用高磁导取向电工钢卷缠绕制成。
12、使用本专利技术的有益效果是：
13、1、本专利技术的温度加载部分，使用主动换热方式，能够对电工钢片进行局部温度双向控制，本专利技术中的主动换热模块不局限于加热，同时可以降温，用以抑制电工钢片测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于，包括：励磁测量模块、主动换热模块和应力施加模块；
2.根据权利要求1所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述冷却板(9)分为上部冷却板(19)和下部冷却板(20)，下部冷却板(20)内部设有冷却通道(18)，冷却通道(18)的进孔(16)和出孔(17)通过冷却液管道(10)与固定在底座(3)上的冷却液循环泵(12)和换热器连通(8)；所述上部冷却板(19)中间位置设有与压电陶瓷片Ⅱ(28-2)相吻合的凹槽(23)。
3.根据权利要求2所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述冷却通道(18)样式可任意，以提高换热效率为准，冷却通道(18)长度小于冷却板(9)的长度，冷却通道(18)宽度大于电工钢片(11)的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述夹持型B探针(24)包括旋钮(24-1)、螺纹杆(24-2)、探针杆(24-3)、弹簧(24-4)和探针尖(24-5)，所述旋钮(24-1)固
5.根据权利要求1所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述H线圈阵列(13)包括三层及以上H线圈，多层H线圈重叠放置。
6.根据权利要求1所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述温度传感器(30)为热电阻或热电偶等常用温度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述U形上铁芯(1-1)和U形下铁芯(1-2)采用高磁导取向电工钢卷缠绕制成。
...【技术特征摘要】
1.一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于，包括：励磁测量模块、主动换热模块和应力施加模块；
2.根据权利要求1所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述冷却板(9)分为上部冷却板(19)和下部冷却板(20)，下部冷却板(20)内部设有冷却通道(18)，冷却通道(18)的进孔(16)和出孔(17)通过冷却液管道(10)与固定在底座(3)上的冷却液循环泵(12)和换热器连通(8)；所述上部冷却板(19)中间位置设有与压电陶瓷片ⅱ(28-2)相吻合的凹槽(23)。
3.根据权利要求2所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述冷却通道(18)样式可任意，以提高换热效率为准，冷却通道(18)长度小于冷却板(9)的长度，冷却通道(18)宽度大于电工钢片(11)的宽度。
4.根据权利要求1所述的一种抑制自发热的电工钢片复杂磁特性测量装置，其特征在于：所述夹持型b探针(24)包括旋钮(24-1)、螺纹杆(24-2)、探针杆(...
【专利技术属性】
技术研发人员：张殿海，林森，任自艳，关利智，王振，张艳丽，陈德志，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。