專利名稱：磁性材料件的測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種材料的測試裝置，尤其是涉及一種用于混合動力 以及電動車輛上的永磁電機的磁鋼測試裝置。
背景技術(shù)：
例如釹鐵硼稀土永磁材料的磁鋼在電機中已有廣泛應(yīng)用，特別是將它
作為轉(zhuǎn)子的磁極已很常見。例如在CN 2112900U的實用新型中，就公開了 一種有稀土永磁材料制成的電機轉(zhuǎn)子部件。隨著一系列高性能磁鋼、特別 是稀土永磁材料的問世，永磁電機得到了更大范圍的運用，特別是應(yīng)用在 混合動力以及電動車輛上的主驅(qū)電機上，所述主驅(qū)電機基本上都為永磁同 步電機。
在未使用磁鋼的普通電機中，當電機運行時，電機需要勵磁才能開始 運轉(zhuǎn)，而啟動時的勵磁電流需要耗費大量的電能。與此相比，在使用了稀 土永磁體的電機電動機中，由于不需要勵磁線圈和直流電源，電機剛開始 運行時不需要耗費大量的電能來進行勵磁，從而也就不存在勵磁損耗，而
直接依靠其本身的永磁體就能快速啟動，從而在運行中也會省去轉(zhuǎn)動時所 要消耗的電能，也不需要滑環(huán)炭刷。由此，提供了與使用勵磁線圈的普通 電機所不具備的優(yōu)點，例如結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、效率高等。
但是，磁鋼在電機內(nèi)部受到多種沖擊因子的影響。作為永磁同步電機 的核心部件的磁鋼，其穩(wěn)定性、壽命對電機的穩(wěn)定性和壽命有直接的影響。 在這些影響因子中，對磁鋼影響最大的因子為高溫、低溫、振動、磁負荷 和磁沖擊等。而如果直接使用制造好的永磁電機來測試磁鋼的性能，不僅 成本高、周期長，而且傳統(tǒng)的測試設(shè)備體積大、制造成本昂貴。
因此，這就極其需要設(shè)計一種磁鋼測試裝置來模擬磁鋼在電機內(nèi)的受 到的各種沖擊因子的影響。且該測試裝置能在短時間內(nèi)4吏^H岡快速老化，以考核磁鋼的穩(wěn)定性和耐久性。
實用新型內(nèi)容
基于上述原因，本實用新型需要提供一種磁鋼測試裝置，該磁鋼測試
裝置能夠模擬磁鋼在整機中受到的高低溫的影響；模擬磁鋼在整機中受 到的振動的影響；模擬磁鋼在整機中受到的磁負荷的影響；模擬磁鋼在整 機中受到的磁沖擊的影響；增加各沖擊因子的強度，使磁鋼快速老化；以 及控制各沖擊因子的能量，定量地分析對磁鋼的影響。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種磁鋼測試裝置，其中所 述測試裝置可以包括底板；框架，所述框架可以設(shè)置在底板上；第一極 頭，所述第一極頭可以支撐在所述框架上；第二極頭，所述第二極頭可以 設(shè)置在所述底板上，所述第二極頭與所述第一極頭相對且彼此可以隔開預(yù) 定距離，其中被測試的磁性材料件可適于放置到第一極頭和第二極頭之 間；第一加熱元件和第二加熱元件，所述第一加熱元件設(shè)置在第一極頭的 端面上、所述第二加熱元件設(shè)置在所述第二極頭的端面上，所述第一極頭 的端面和所述第二極頭的端面彼此相對。
進一步地，所述測試裝置可以進一步包括溫度降低裝置，其中所述底 板、框架、第一極頭、第二極頭設(shè)置在所述溫度降低裝置內(nèi)。
進一步地，所述第一極頭和第二極頭可以分別包括第一蓋件和第二蓋 件，所述第一蓋件連接到第一極頭上并覆蓋住第一加熱元件，第二蓋件可 以連接到第二極頭上并覆蓋住所述第二加熱元件。
進一步地，所述第一加熱元件與所述第一極頭的所述端面之間可以設(shè) 置有第一絕熱部件；所述第二加熱元件和所述第二極頭的所述端面之間可 以設(shè)置有第二絕熱部件。
進一步地，發(fā)熱元件的加熱溫度范圍可以為30°C - 150°C。
進一步地，所述第 一纟及頭和第二4及頭可以分別為圓柱體形。
進一步地，所述脈沖電流的峰值電流可以為所述恒定電流的1-1.2 倍。通過上述加熱元件以及溫度降低裝置，可以達到?jīng)_莫擬》茲鋼在整機中受 到的高低溫的影響的效果。
進一步地，所述測試裝置的第一極頭上設(shè)置有磁負荷線圈和磁沖擊線圈，從而可以方便地模擬磁鋼在整機中受到的磁負荷的影響以及模擬磁鋼 在整機中受到的磁沖擊的影響。
進一步地，所述測試裝置的底板的下部設(shè)置有對所述磁鋼提供振動的 振動臺。利用該振動臺可以對^茲鋼在三個坐標的方向上進行振動，從而實 現(xiàn)對磁性材料件的振動模擬效果。
此外，將上述的測試裝置的部件同時作用，就可以模擬復(fù)雜環(huán)境下對 于磁性材料件、特別是磁鋼材料件的工作環(huán)境的模擬效果，即本實用新型 集成了上述各種沖擊因素對磁鋼的影響，從而可以模擬磁鋼在電機里的實 際情況，并可使磁鋼快速老化，以測試磁鋼的質(zhì)量。從而根據(jù)本實用新型 的測試裝置，利用簡單的結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)復(fù)雜工作環(huán)境的模擬，降低了磁 性材料件、特別是磁鋼材料件的測試成本。
本實用新型附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從 下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。


本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從
以下結(jié)合附圖對實施例
的描述中將變得明顯和容易理解，其中
圖1是根據(jù)本實用新型的用于磁性材料件的測試裝置的剖視圖；以及 圖2是根據(jù)本實用新型的用于磁性材料件的測試裝置的局部放大圖。
附圖標記說明
1、 ^f茲鋼件；2、 2，、加熱元件；3、隔熱板；4、 ^f茲負荷線圈； 5、磁沖擊線圈；6、上極頭；7、上板；8、低溫箱； 9、框架；10、下極頭；11、底板；12、振動臺；13、鋁套； 14、螺栓；15、上壓板；16、 16，熱傳感器；17、 17，端蓋。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示 出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或 類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。
在下面的詳細說明中，使用磁鋼件作為示例來詳細說明根據(jù)本實用新 型的磁性材料件的測試裝置，但是需要指出的是，普通技術(shù)人員顯然可以 將本測試裝置用于測試任何磁性材料所形成的部件，從而確定該材料在各 種復(fù)雜工作環(huán)境下的材料性能。由此，本實用新型的測試件不僅僅限于磁 鋼件，其只是出于說明的目的，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
圖1顯示了根據(jù)本實用新型的用于磁性材料件的測試裝置的剖視圖。
其中用于測試磁鋼件1的該測試裝置包括底板ll;框架9,所述框架9 設(shè)置在底板ll上；上極頭6，所述上極頭6支撐在所述框架9上；下極頭 10,所述下極頭IO設(shè)置在所述底板11上，所述下極頭10與所述上極頭6 相對且彼此隔開預(yù)定距離，其中被測試的^f茲鋼件1適于放置到上極頭6和 下極頭10之間；f茲鋼件加熱元件2， 2，，所述磁鋼件加熱元件2， 2'分別 設(shè)置在所述上極頭6和下極頭10彼此相對的端面上。
下面詳細說明根據(jù)本實用新型的上極頭6的詳細構(gòu)造。在本實用新型 的一個實施例中，該上極頭6可以由導(dǎo)磁性能良好的材料制造、例如電工 純鐵，由此當在上下極頭6、 IO中形成磁路時，能夠在上下極頭6、 10形 成均勻的磁力線分布。且進一步地，為了組裝和后續(xù)安裝線圖的需要(將 在后面進行詳細說明)，該上極頭6可以形成為圓柱體形狀。所述下極頭 10可以與所述上極頭6相似地形成。
在圖1所示的測試裝置中，所述下極頭10通過多個螺栓14固定在底 板上。所述上極頭6與上壓板15固定連接，且該上壓板15通過螺栓(未 示出)固定到與框架9固定接合的上板7，從而起到對上極頭6的固定作 用。在需要替換磁鋼件1或者對上極頭6進行安裝維護時，可以通過卸載 所述螺栓而卸下所述上極頭。
為了保證所述上下極頭6、 10的對準，在所述下極頭10的外周設(shè)置 對準用鋁套13，當處于工作狀態(tài)下時，所述上極頭6可以插入到所述容納 下極頭10的鋁套13中。
下面結(jié)合圖2詳細說明根據(jù)本實用新型的測試裝置的上下極頭6、 10 的相對端面處的放大圖。如圖2中所示，所述上極頭6的與下極頭10正 對的端面上分別設(shè)置有端蓋17、 17，，所述端蓋17緊固在所述上極頭6的端面上，其中容納有例如發(fā)熱云母的加熱元件2和隔熱板3,在加熱元件
靠近端蓋17的一側(cè)的中央設(shè)置有熱傳感器，用于傳感加熱的溫度。而隔 熱板3用于防止加熱元件2產(chǎn)生的熱通過上極頭6傳遞到磁負荷線圈4或 者磁沖擊線圏5,從而造成對磁負荷線圏4或者磁沖擊線圏5的負面影響。 所述端蓋17可以螺紋連接到所述上極頭6的端面上。所述上極頭6的該 構(gòu)造可是使得更換加熱元件和熱傳感器非常方便，尤其是在該測試裝置出 現(xiàn)故障時。普通技術(shù)人員顯然知道可以通過其他任何已知的手段將該端蓋 17連接到所述上極頭上，由此該連接方式只是為了說明的目的，而不是為 了限制本實用新型的保護范圍。
所述下極頭10具有與上述的下極頭6的端蓋相似的結(jié)構(gòu)，即所述下 極頭IO與上極頭6相當?shù)亩嗣嫣幱蒙w件U，蓋住，且其中容納有例如發(fā)熱 云母的加熱元件2'和隔熱板3，，在加熱元件靠近端蓋17，的一側(cè)的中央設(shè) 置有另一熱傳感器，用于傳感下極頭10處的加熱溫度。而隔熱板3，用于 防止加熱元件2'產(chǎn)生的熱通過下極頭10傳遞到底板11。所述端蓋17，可 以螺紋連接到所述下極頭10的端面上。所述下極頭10的該構(gòu)造可是使得 更換加熱元件和熱傳感器非常方便，尤其是在該測試裝置出現(xiàn)故障時。
進一步地，為了在上下極頭之間牢固地固定所述磁鋼件1，在所述鋁 套中與下極頭10接觸的部位處可以進一步設(shè)置有凹槽，所述凹槽可以根 據(jù)^磁鋼件1的尺寸而適當調(diào)節(jié)，從而防止在對所述^F茲鋼件1進行振動時所 述磁鋼件1沿著垂直于上下極頭的軸線的方向的平面的不穩(wěn)定移動。
回到圖1，下面將結(jié)合圖1來說明實現(xiàn)模擬磁鋼在整機中受到的磁負 荷的影響以及模擬磁鋼在整機中受到的磁沖擊的影響的結(jié)構(gòu)。
在用磁鋼制造的例如電極的轉(zhuǎn)子中，由于電機中的磁場的影響，可能 導(dǎo)致磁鋼在BH曲線的拐點之下工作，從而導(dǎo)致磁鋼磁性能的永久性下降。 由此需要提供一種技術(shù)手段來模擬這種操作環(huán)境。在上極頭6中的圓柱形 主體上，分別纏繞有磁負荷線圏4和磁沖擊線圏5,所述磁負荷線圈4和 所述磁沖擊線圏5相鄰設(shè)置，且通過螺栓(未示出)固定到所述上極頭6 的主體上。在工作狀態(tài)下，所述磁負荷線圏4和磁沖擊線圈5分別通入穩(wěn) 定電流和尖峰或者脈沖電流，以模擬所述磁鋼的磁負荷和磁沖擊影響(這 將在下面進行詳細說明)。為了才莫擬7磁鋼件1的振動的影響，在所述底板11的下部i殳置有一種 振動臺，所述振動臺可以提供三個坐標軸方向的振動，并可調(diào)節(jié)振動的加 速度、振幅等。該振動臺通常包括控制儀、功率放大器以及臺體構(gòu)成，由 于振動臺是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所已知的標準配件，從而此處將省去對其 的詳細說明。振動臺可以從中國江蘇省蘇州市蘇州試驗儀器總廠獲得，型
號例如為DC-1000-13/RC-2000。
進一步地，為了模擬所述測試裝置進一步包括溫度降低裝置8，其中 所述底板11、框架9、第一極頭6、第二極頭IO設(shè)置在所述溫度降低裝置 8內(nèi)。由于該溫度降低裝置8是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所已知的標準配件， 從而為簡潔的目的，此處將省去對其的詳細說明。該溫度降低裝置可以從 信息產(chǎn)業(yè)部第五電子研究所獲得，型號為CEEC-THV一120C(低溫箱)。在本 實用新型的一個實施例中，所述溫度降低裝置8的溫度調(diào)節(jié)范圍為(TC ~ - 4(TC。
需要進一步說明的是，如果將上述所有部件同時工作，就可以模擬復(fù)
雜環(huán)境對磁鋼的影響(這將在下述操作中進行詳細說明)。
下面將對根據(jù)本實用新型的用于磁性材料件的測試裝置對磁鋼件1的 模擬操作方式進行詳細說明。
1、 高溫才莫擬
如圖2所示，磁鋼1被夾持在上下極頭6、 IO之間，在上極頭6和下 極頭10中分別裝入了例如發(fā)熱云母的加熱元件2、 2，，發(fā)熱云母在通電后 會發(fā)熱，根據(jù)模擬的材料的不同，可是選擇適當型號或者類型的加熱元件， 并可以使磁鋼件的溫度由室溫上升到200°C。通常，電機使用溫度均低于 200°C,特別是例如電動車的電機，其電機內(nèi)最高溫度一般為150°C，從而 根據(jù)本實用新型的上述構(gòu)造完全能夠模擬磁鋼在電機內(nèi)受到的高溫因子
的影響。此外，在上下極頭6、 10和發(fā)熱云母2、 2，之間可以加入了隔熱 板，以防止極頭將高溫傳遞到線圏處，造成線圈溫度過高。
2、 低溫模擬
如圖1所示，溫度降低裝置8為低溫箱，磁鋼在電機內(nèi)特別是電動車 內(nèi)其溫度下限一般為-40'C，選擇適當型號的低溫箱，通電一段時間后可以使磁鋼的溫度均勻地降到-40°C ,并可以在老化中完全保持該溫度不變， 從而模擬了磁鋼在例如電機的裝置內(nèi)受到的低溫因子的影響。
3、 振動模擬
如圖1所示，組件12為振動臺，磁鋼在電機內(nèi)受到的振動一般不大，
但對于汽車用電機特別是電動車用主驅(qū)電機，磁鋼受到的振動比較大，一 般汽車廠和常規(guī)規(guī)范均對汽車電機因承受多大的振動進行了規(guī)定，而通過
調(diào)節(jié)本測試裝置中的振動臺12的振動加速度、振幅、振動方位等參數(shù)， 就可以方便地模擬磁鋼在電機內(nèi)受到的振動因子的影響。
4、 磁負荷模擬
在使用磁鋼的例如電機的裝置中，由于磁鋼受到定子或轉(zhuǎn)子線圏磁場 的影響，從而在直流電^L中，^茲鋼的一端受到注》茲影響，另一端受到退》茲 的影響；而在永磁同步電機中，由于輸出需要，常常在高速時對電機進行 弱磁控制，即用定子線圈產(chǎn)生的磁場對磁鋼進行消磁，而在高溫下，磁鋼 BH曲線中存在一個拐點，磁鋼在此回復(fù)線運行中，如果工作點在拐點以下， 則會造成磁鋼磁性能的永久性下降。
在設(shè)置有磁負荷線圈4和磁沖擊線圈5的上極頭6的情況下，當對磁 負荷線圈4通入導(dǎo)電電流之后，所述磁負荷線圈4產(chǎn)生的磁通通過上極頭 6、上板7、框架9、底板11、下極頭10、磁鋼件1而構(gòu)成一個閉合的磁 回路，從而在上下極頭間形成平行^茲場，通過調(diào)節(jié)勵^茲電流的大小，可以 完全模擬電機高功率高速度運行時，磁鋼在電機內(nèi)部受到的磁負荷的影 響。在本實用新型的一個實施例中，為了在放置磁鋼件的中央?yún)^(qū)域附近獲 得均勻的磁場分布，所述上極頭6形成為圓柱體形，從而通過圓柱體主體 中的中心附近的磁力線能夠均勻地分布。
5、 磁沖擊模擬
如4中所描述的結(jié)構(gòu)中，在例如電機的部件的運行過程中，由于現(xiàn)實 控制時，其電流控制不是理想恒定電流，且經(jīng)常出現(xiàn)尖峰或者脈沖電流， 而尖峰或者脈沖電流一般為穩(wěn)定電流的1，2倍左右，這樣就會對電機內(nèi)的磁鋼就有一個磁場沖擊的作用。相似地，所述磁沖擊線圏5所產(chǎn)生的磁通
通過上極頭6、上板7、框架9、底板ll、下極頭IO、磁鋼件l而構(gòu)成一 個閉合的磁回路，從而在上下極頭間形成平行磁場，在磁負荷模擬中通斷 磁沖擊線圏就可以對磁鋼在電機內(nèi)受到的磁沖擊進行模擬。在本實用新型 的一個實施例中，上述的磁負荷線團4也可以用作所述磁沖擊線圏，即向 所述磁負荷線圈4中輸入尖峰或者脈沖電流，所述脈沖電流不超過穩(wěn)定電 流的1. 2倍。
6、 ^磁鋼快速老化模擬
在該操作中，將老化方案中的高(低)溫、振動、磁負荷、磁沖擊等 沖擊因子全部打開、通過調(diào)整各沖擊因子的參數(shù)，使其沖擊效果大于磁鋼 在電機內(nèi)部受到的沖擊因子的影響，可以使得磁鋼快速老化，老化完成之 后便可以進行磁鋼本體磁性能參數(shù)的測試，從而可以方便地考核所述磁性 材料的退磁效果。
通過上述的根據(jù)本實用新型的用于磁性材料件的測試裝置以及其操 作的描述可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有多種優(yōu)點和有益效果， 例如性能的提高、成本的降低等。由于磁鋼在電機內(nèi)部工作情況的模擬在 電機設(shè)計中一直存在較大的困難，到目前為止，本領(lǐng)域均未發(fā)明出具有良 好技術(shù)效果的裝置和方法。
通過上述的描述可見，根據(jù)本實用新型的用于磁性材料件的測試裝置 具有如下優(yōu)點
1 、可以完全模擬磁鋼在電機內(nèi)部受到的主要沖擊因子對磁鋼的影響；
2、 在老化中可以不用讓電機進行高速高功率運行，而直接對單塊磁 鋼進行快速老化，節(jié)約了大筆資金和時間；
3、 可以實現(xiàn)對多種材料、多種尺寸磁鋼的快速老化；
4、 各種沖擊因子的沖擊能量可以控制，方便分析磁鋼受到不同能量 沖擊因子的影響；以及
5、 可以方便地考核低溫沖擊因子對磁鋼的影響。
由此，本實用新型的用于磁性材料件的測試裝置通過使用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了復(fù)雜情況下的磁鋼測試、考核要求，節(jié)約了成本和時間，方便工業(yè) 中大規(guī)模的采用。
盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這 些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權(quán) 利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求1、一種磁性材料件的測試裝置，其特征在于，所述測試裝置包括底板；框架，所述框架設(shè)置在底板上；第一極頭，所述第一極頭支撐在所述框架上；第二極頭，所述第二極頭設(shè)置在所述底板上，所述第二極頭與所述第一極頭相對且彼此隔開預(yù)定距離，其中被測試的磁性材料件適于放置到第一極頭和第二極頭之間；第一加熱元件和第二加熱元件，所述第一加熱元件和第二加熱元件分別設(shè)置在所述第一極頭和第二極頭彼此相對的端面上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述第一極頭和第二 極頭分別包括第一蓋件和第二蓋件，所述第一蓋件連接到第一極頭上并覆蓋住 第一加熱元件，第二蓋件連接到第二極頭上并覆蓋住所述第二加熱元件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述第一加熱元件與 所述第一極頭的所述端面之間設(shè)置有第一絕熱部件；所述第二加熱元件和所述 第二極頭的所述端面之間設(shè)置有第二絕熱部件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，發(fā)熱元件的加熱溫度 范圍為30°C — 150°C。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述第一極頭和第二 3及頭分別為圓柱體形。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試裝置，其特征在于，所述第一極頭上纏繞 有磁負荷線圈，其中所述磁負荷線圈中通入恒定電流。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試裝置，其特征在于，所述第一極頭上進一 步纏繞有磁沖擊線圏并且與所述磁負荷線圈相鄰，其中所述磁沖擊線圈通入脈 沖電流。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測試裝置，其特征在于，所述脈沖電流的峰值 電流為所述恒定電流的1 - 1.2倍。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述底板的下部設(shè)置有對所述磁鋼提供振動的振動臺。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述測試裝置進一步 包括溫度降低裝置，其中所述底板、框架、第一極頭、第二極頭設(shè)置在所述溫 度降低裝置內(nèi)。
專利摘要本實用新型提供了一種磁性材料件的測試裝置，所述測試裝置包括底板；框架，所述框架設(shè)置在底板上；第一極頭，所述第一極頭支撐在所述框架上；第二極頭，所述第二極頭設(shè)置在所述底板上，所述第二極頭與所述第一極頭相對且彼此隔開預(yù)定距離，其中被測試的磁性材料件適于放置到第一極頭和第二極頭之間；第一加熱元件和第二加熱元件，所述第一加熱元件和第二加熱元件分別設(shè)置在所述第一極頭和第二極頭彼此相對的端面上。利用該測試裝置，可以在短時間內(nèi)使磁性材料件快速老化，以考核例如磁鋼的磁性材料件的穩(wěn)定性和耐久性，同時該測試裝置降低了測試所需的成本。
文檔編號G01N33/00GK201281703SQ20082011005
公開日2009年7月29日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
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