[發(fā)明專利]一種磁芯矩形比的測(cè)試方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710973259.8
• 申請(qǐng)日: 2017-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN107843860A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫海波;陳衛(wèi)紅;王永飛;申旭斌;宗常寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市中研非晶科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R33/00
• 分類號(hào): G01R33/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司44001
• 代理人: 譚健洪,莫瑤江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁芯矩形比的測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種磁芯矩形比的測(cè)試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

非晶納米晶合金軟磁材料是一種新型功能材料。由于該材料具有短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序的結(jié)構(gòu)特征，且組織內(nèi)無(wú)晶粒、晶界存在，使其具有優(yōu)異的磁、機(jī)械和耐蝕性能。自上個(gè)世紀(jì)六七十年代以來(lái)，非晶納米晶合金產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，已成為了電力電子工業(yè)領(lǐng)域變壓器、互感器及開關(guān)電源等中低頻大功率磁性元件(磁芯)的首選材料。

高矩形比非晶納米晶合金磁芯具有高的初始磁導(dǎo)率，能在當(dāng)電流接近為零時(shí)具有非常大的電感量。利用磁芯這一特性，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制、放大等功能，進(jìn)而應(yīng)用于飽和電抗器、磁調(diào)制器和磁性開關(guān)。此外，利用磁芯的矩形磁滯回線特征，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源輸出調(diào)節(jié)及多路輸出，進(jìn)而應(yīng)用于變頻器、尖峰抑制器、漏電保護(hù)器等電子元件中。

為促使高矩形比非晶納米晶合金磁芯具備穩(wěn)定的工作性能，德國(guó)VAC公司要求牌號(hào)為6025的軟磁材料(應(yīng)用于尖峰抑制器)的矩形比＞95％；漏保用磁芯(產(chǎn)品型號(hào)為T60006-E4019-W539)的要求為在1kHz，2A/cm測(cè)試工況下，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值Bs與剩磁值Br之間差值ΔBrs≤50mT；日本日立公司要求牌號(hào)為2714(應(yīng)用于尖峰抑制器)的軟磁材料的矩形比＞84％。

目前，為準(zhǔn)確測(cè)量非晶納米晶合金磁芯的矩形比，多采用軟磁材料基本磁滯回線測(cè)量裝置(專利公告號(hào)：CN205507054U及CN105891747A)來(lái)對(duì)軟磁材料的靜態(tài)(直流)或動(dòng)態(tài)(交流)磁滯回線進(jìn)行測(cè)量，以獲得該材料的Br值和Bs值。該裝置多是基于磁場(chǎng)掃描法對(duì)樣品進(jìn)行磁性能測(cè)試。其中，感應(yīng)電壓是通過(guò)積分運(yùn)算獲得相應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度響應(yīng)函數(shù)B(t)，B(t)與勵(lì)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度H(t)的關(guān)系函數(shù)，從而繪制磁滯回線。然而，由于樣品在磁化過(guò)程中渦流對(duì)磁化的作用，測(cè)量到的磁滯回線受到磁化頻率和磁場(chǎng)波形(諧波)的影響，測(cè)試周期較長(zhǎng)，一般需5-10分鐘，難以滿足高矩形比非晶納米晶合金軟磁材料的產(chǎn)業(yè)化的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有軟磁材料矩形比檢測(cè)方法測(cè)試周期長(zhǎng)，難以滿足產(chǎn)業(yè)化需求的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于伏安特性原理的非晶納米晶合金軟磁材料矩形比快速測(cè)量系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種磁芯矩形比的測(cè)試方法，具體步驟如下：

1S.以被測(cè)磁芯樣品為中心環(huán)形繞制兩組線圈，分別為勵(lì)磁線圈和測(cè)量線圈。

2S.對(duì)于勵(lì)磁線圈，接入頻率范圍為20～100kHz的正向半波勵(lì)磁電源；對(duì)于測(cè)量線圈，接入毫伏表以定量分析被測(cè)磁芯的矩形比。

3S.在一定頻率的正向半弦波勵(lì)磁電流下，被測(cè)磁芯樣品的磁化曲線一直沿第一象限內(nèi)Br值與Bs值之間往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)；對(duì)于線圈橫截面面積S、頻率f及線圈匝數(shù)N等參數(shù)為定值的工況，被測(cè)磁芯樣品的ΔBrs與感應(yīng)電壓值ΔU成如式1所示的線性關(guān)系：

ΔU＝4.44·f·N·ΔBrs·S (1)。

作為上述方案的改進(jìn)，所述的所述的兩組線圈匝數(shù)范圍均為1～15匝。

一種磁芯矩形比的測(cè)試系統(tǒng)，包括穩(wěn)壓交流電源、二極管、標(biāo)準(zhǔn)電阻與勵(lì)磁線圈串聯(lián)成閉合電路形成的勵(lì)磁端，測(cè)量線圈和毫伏表串聯(lián)成閉合電路形成的測(cè)量端，勵(lì)磁線圈和測(cè)量線圈分別繞制被測(cè)磁芯樣品的兩端。

作為上述方案的改進(jìn)，所述的二極管采用SMB型DO-214貼片整流二極管。

作為上述方案的改進(jìn)，所述的標(biāo)準(zhǔn)電阻采用金屬膜電阻，其功率為0.25W，阻值1Ω，精度達(dá)0.1％。

作為上述方案的改進(jìn)，所述的毫伏表測(cè)試頻率范圍為20Hz～100kHz。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1)測(cè)試過(guò)程中，激勵(lì)信號(hào)(ΔBrs)與檢測(cè)信號(hào)(ΔU)之間結(jié)果線性度高、重復(fù)性高，測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

2)基于本發(fā)明提供的測(cè)試方法，測(cè)試時(shí)間短，效率高，利于高矩形比非晶納米晶合金磁芯制造產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例2的測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2為鈷基非晶納米晶合金環(huán)形磁芯樣品的ΔBrs(@1kHz，80A/m)與其感應(yīng)電壓值ΔU對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種磁芯矩形比的測(cè)試方法，具體步驟如下：

1S.以被測(cè)磁芯樣品為中心環(huán)形繞制兩組線圈，兩組線圈匝數(shù)范圍均為1～15匝，分別為勵(lì)磁線圈和測(cè)量線圈；