永磁铁氧体磁瓦测试夹具改良

时间:2015-03-11 14:49来源:未知 作者:hmyes 点击:

永磁铁氧体磁瓦整体BH性能测量,以德国ECKEL公司与Rboert Bosch GmbH公司合作设计的Robograph 2瓦型测量装置为代表。其测试方法为采用与磁瓦配套的瓦型测试夹具(如图1)测量材料的Ø-H曲线和定义的其他相关磁特性参数。与国内设计差异为留一定间隙测量。

图1 德国测试工装

瓦型夹具的设计是难点,需要根据磁瓦的形状进行夹具的设计和加工,磁化场是一个无均匀区域的辐射磁场,以Robograph 2为例,安装采集磁场的霍尔芯片的位置将直接影响到H的测试结果;测量线圈磁通量的修正以及参与磁通计算的磁瓦截面积无法确定,只能根据对标定磁瓦测试结果进行参考定标。Robograph 2类型夹具使用测量磁瓦的过程中,需考虑解决好以下几个方面的问题:
 
1)、瓦型测量工装间隙励磁磁场的设计应尽可能与磁瓦取向方向吻合,有条件的可借助有限元分析对磁瓦工装模型中间隙磁场进行设计;
 
2)、霍尔芯片的固定位置(一般为磁瓦弧顶厚度中间位置)通过垂直调节,尽可能满足与切割样品标准样品的HcJ一致,并加以定位。
 
3)、磁通测量线圈以及磁极化强度测量J线圈相关参数需要通过对标准样品进行测量后定标。实际Robograph 2夹具均采用固定B线圈直接测试Ø-H曲线,以及其定义的Ør等参数。
 
4)、测量瓦型样品换算到标准样品的截面积需要反复进行修正。
    
BOSCH企业标准介绍,整体磁瓦磁特性测量方法慢慢替代了对磁瓦进行切割取样测量(切割取样测量也不能代表材料的真实磁性能)的方法,尽管还存在一定的争议,还是被电机制造企业所采用。主要特点是操作方便,测试重复性不受影响,在企业实际质量控制过程中可进行推广和应用。
   
结合以上存在的问题,为减小人为操作不确定性,华鸣仪器根据前期对大样品无损测试的开发经验,采用双积分的模式进行新型磁瓦测试工装(如图2)的设计,无需再考虑霍尔探头的定位,直接安装磁瓦进行测试,达到较好的测试效果。

图2 华鸣瓦型测试工装


测试实际数据和分析
1、对测试磁瓦进行切割(取中部最大有效方块) 

图3 对磁瓦进行取样,两片样品2#-1,2#-2来自同一磁瓦。 
2、直接采用新款磁瓦夹具进行
磁瓦整体测量(测试10次)

图4 采用新设计的瓦型工装进行磁瓦整体测量
两种测试方法测试结果比较(表1)

   方法、差异

Br(T)

Hcb(kA/m)

Hcj(kA/m)

BHmax(kJ/m^3)

切割样品

0.3936

265.1

277.4

29.41

整体磁瓦

0.3936

271.2

277.3

29.38

偏差

---

2.3%

0.036%

0.1% 

磁瓦工装测试方法重复性(表2) 

次数

Br(T)

Hcb(kA/m)

Hcj(kA/m)

BHmax(kJ/m^3)

Hmax(kA/m)

1

0.3935

271

277.1

29.36

1055

2

0.3934

271.2

277.2

29.32

1055

3

0.3937

270.9

277.2

29.4

1055

4

0.3935

271.1

277.4

29.38

1055

5

0.3934

271.2

277.5

29.34

1055

6

0.394

271.5

277.6

29.43

1055

7

0.3938

271.3

277.2

29.43

1054

8

0.3939

271.6

277.7

29.44

1055

9

0.3931

271.1

277.4

29.3

1054

10

0.3938

271.1

276.8

29.4

1053

平均值

0.39361

271.2

277.31

29.38

1054.6

重复性

±0.13%

±0.15%

±0.15%

±0.30%

±0.10%
 
  

    新型磁瓦工装(图5),较好的克服了Robograph 2工装霍尔探头对位问题,测试前无需对标准磁瓦进行反复的调整间隙和调整探头处理,所有修正参数将针对每款夹具直接给定。测试重复性与设备测试重复性基本一致,均满足0.3%的指标要求,同时Br/Hcj/BHmax重要技术指标准确度较高,Hcb由于采用的是测试磁瓦局部区域,退磁曲线方形度较磁瓦切割样品会高一些,但作为一款快速测量工装有一定的优势,工装添加弹簧结构,结合FE-2100H测试软件添加测试后退磁功能,方便磁瓦安装和取出。

图5 安装在极柱中的测试工装