【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磁特性测量，特别涉及一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置及方法。
技术介绍
1、电工磁性材料被广泛应用于电机、变压器的铁芯材料，以构成磁场的主回路；在对电工磁性材料进行应用前，首先要了解电工磁性材料的各种磁特性，研究其在磁场作用下变化的基本规律，进而才能在加工过程中保证并提高其有用的磁特性，从而在实际应用中充分发挥材料的潜力。
2、随着软磁复合材料在电工领域的逐步应用和推广，依赖其特殊的磁各向同性以及压制成型的特点，大多电磁设备的磁路拓扑结构为三维立体，其磁通不局限于单一平面；其次，实际工程中的硅钢叠片铁芯存在磁饱和特性和磁各向异性，特别是垂直与叠片方向的磁学特性较差；在变压器实际运行中，漏磁通会导致磁通分量穿过硅钢叠片的法向平面；然而，现有的磁特性测量过程中，并无法满足对硅钢叠片法向平面上的磁学特性进行精确测量，导致材料的磁特性测量结果偏差较大。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置及方法，以解决现有的磁特性测量过程无法满足对硅钢叠片法向平面上的磁学特性进行精确测量，导致材料的磁特性测量结果偏差较大的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，包括上位机、线性功率放大器、测试模块及待测样品；
4、所述上位机，用于生成并发送励磁信号至所述线性功率放大器；
5、
6、待测样品设置在所述测试模块的内部中心；所述测试模块，用于将所述放大后的励磁信号施加至所述待测样品的预设方向上；其中，所述放大后的励磁信号用于触发所述待测样品产生感应电动势；所述测试模块，还用于采集所述待测样品产生的感应电动势；
7、所述上位机，还用于接收并根据所述待测样品产生的感应电动势，获得待测样品的磁滞回线。
8、进一步的，所述测试模块包括测试框架、三组励磁线圈、六组磁场强度传感线圈及三组磁感应强度传感线圈；
9、所述测试框架为中空的方形框架和六个支撑轴，六个所述支撑轴分别垂直设置在所述中空的方向框架六个表面中心；所述支撑轴的第一端与所述中空的方形框架的表面中心垂直相连，所述支撑轴的第二端朝所述中空的方形框架的中心延伸；其中，六个所述支撑轴的第二端合围形成样品放置空间，所述待测样品设置在所述样品放置空间内；其中，所述待测样品为六面体结构；
10、三组所述励磁线圈分别缠绕在三个正交的支撑轴上，且三组所述励磁线圈与所述线性功率放大器的输出端均相连；六组所述磁场强度传感线圈分别设置在所述待测样品的六个表面；三组所述磁感应强度传感线圈均环向缠绕在所述待测样品的外侧，且任意两组所述磁感应强度传感线圈正交设置；其中，所述磁场强度传感线圈和所述磁感应强度传感线圈与所述上位机的输入端均相连。
11、进一步的，所述测试模块还包括样品保护片；所述样品保护片包裹在所述待测样品的表面，且置于所述磁场强度传感线圈和所述磁感应强度传感线圈之间。
12、进一步的，每组所述磁场强度传感线圈包括第一磁场强度传感线圈和第二磁场强度传感线圈；所述第一磁场强度传感线圈及所述第二磁场强度传感线圈均设置在所述待测样品的表面，且所述第一磁场强度传感线圈与所述第二磁场强度传感线圈正交设置。
13、进一步的，还包括数据采集卡和隔离放大器；所述数据采集卡的第一输入端与所述上位机的输出端相连，所述数据采集卡的第一输出端与所述线性功率放大器的输入端相连；所述数据采集卡的第二输入端与所述隔离放大器的输出端相连，所述数据采集卡的第二输出端与所述上位机的输入端相连；所述隔离放大器的输入端与所述磁场强度传感线圈和所述磁感应强度传感线圈均相连。
14、进一步的，所述数据采集卡采用labview数据采集卡。
15、进一步的，所述上位机，还用于接收并根据所述待测样品产生的感应电动势，获得待测样品的磁滞回线的过程，具体如下：
16、根据所述待测样品产生的感应电动势，计算出待测样品产生的磁场强度和磁感应强度；
17、利用上位机中预设的labview图形化程序，对所述待测样品产生的磁场强度和磁感应强度进行处理，得到待测样品的磁滞回线。
18、进一步的，待测样品产生的磁感应强度，具体为：
19、
20、其中，为待测样品产生的沿第个方向的磁感应强度，；为待测样品产生的沿第个方向的磁感应强度的系数；为待测样品产生的沿第个方向的感应电动势。
21、进一步的，待测样品产生的磁场强度，具体为：
22、
23、其中，为待测样品产生的沿第个方向的磁场强度，；为待测样品产生的沿第个方向的磁场强度的系数；为待测样品产生的沿第个方向的感应电动势；为真空磁导率。
24、本专利技术还提供了一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量方法，利用所述的用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置；
25、其中，所述三维磁特性测量方法，包括：
26、生成励磁信号；
27、对所述励磁信号进行放大，获得放大后的励磁信号；
28、将放大后的励磁信号发送至测试模块，以将放大后的励磁信号施加至待测样品的预设方向上；
29、采集所述待测样品产生的感应电动势；
30、根据所述待测样品产生的感应电动势，获得待测样品的磁滞回线。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
32、本专利技术提供的用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，将待测样品设置在测试模块的内部中心，通过将放大后的励磁信号施加至待测样品的预设方向，实现对待测样品任意方向上产生磁场激励；通过对待测样品产生的感应电动势进行采集，并根据采集的感应电动势获得待测样品的磁滞回线，即可实现电工磁性材料的三维磁特性进行精确测量；装置结构简单，操作方便，测量结果准确性高，适用于对硅钢叠片法向平面上的磁学特性进行精确测量。
33、进一步的，利用设置在方形框架中的六个支撑轴对待测样品进行夹持，并将三组励磁线圈分别设置在三个正交的支撑轴上，通过对三组励磁线圈发送放大后的励磁信号，即可实现将放大后的励磁信号施加至待测样品的任意方向，进而实现对电工磁性材料三维磁特性的测量目的。
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1.一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，包括上位机（1）、线性功率放大器（3）、测试模块（4）及待测样品（6）；
2.根据权利要求1所述一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，所述测试模块（4）包括测试框架（41）、三组励磁线圈（42）、六组磁场强度传感线圈（43）及三组磁感应强度传感线圈（44）；
3.根据权利要求2所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，所述测试模块（4）还包括样品保护片（45）；所述样品保护片（45）包裹在所述待测样品（6）的表面，且置于所述磁场强度传感线圈（43）和所述磁感应强度传感线圈（44）之间。
4.根据权利要求2所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，每组所述磁场强度传感线圈（43）包括第一磁场强度传感线圈和第二磁场强度传感线圈；所述第一磁场强度传感线圈及所述第二磁场强度传感线圈均设置在所述待测样品（6）的表面，且所述第一磁场强度传感线圈与所述第二磁场强度传感线圈正交设置。
5.根据权利要求2所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性
6.根据权利要求5所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，所述数据采集卡（2）采用LabVIEW数据采集卡。
7.根据权利要求1所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，所述上位机（1），还用于接收并根据所述待测样品（6）产生的感应电动势，获得待测样品（6）的磁滞回线的过程，具体如下：
8.根据权利要求7所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，待测样品（6）产生的磁感应强度，具体为：
9.根据权利要求7所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，待测样品（6）产生的磁场强度，具体为：
10.一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量方法，其特征在于，利用如权利要求1-9任意一项所述的用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置；
...【技术特征摘要】
1.一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，包括上位机（1）、线性功率放大器（3）、测试模块（4）及待测样品（6）；
2.根据权利要求1所述一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，所述测试模块（4）包括测试框架（41）、三组励磁线圈（42）、六组磁场强度传感线圈（43）及三组磁感应强度传感线圈（44）；
3.根据权利要求2所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，所述测试模块（4）还包括样品保护片（45）；所述样品保护片（45）包裹在所述待测样品（6）的表面，且置于所述磁场强度传感线圈（43）和所述磁感应强度传感线圈（44）之间。
4.根据权利要求2所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，每组所述磁场强度传感线圈（43）包括第一磁场强度传感线圈和第二磁场强度传感线圈；所述第一磁场强度传感线圈及所述第二磁场强度传感线圈均设置在所述待测样品（6）的表面，且所述第一磁场强度传感线圈与所述第二磁场强度传感线圈正交设置。
5.根据权利要求2所述的一种用于电工磁性材料的三维磁特性测量装置，其特征在于，还包括数据采集卡（2）和隔离放大器（5）；所述数据采集卡（2）的第一输入端与...
【专利技术属性】
技术研发人员：马光，何承绪，韩钰，路梦雪，段娜娜，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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