电工纯铁 DT4 B-H曲线
基于Ansys_Maxwell的电磁式磁滞张力器仿真分析
第一作者简介:王庆东(１９９５ )ꎬ男ꎬ安徽六安人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为智能机电系统ꎮＤＯＩ:１０.１９３４４/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ１６７１－５２７６.２０２２.０１.０３２基于ＡｎｓｙｓＭａｘｗｅｌｌ的电磁式磁滞张力器仿真分析王庆东ꎬ夏港东ꎬ秦浩杰ꎬ周文聪ꎬ张昊(南京航空航天大学机电学院ꎬ江苏南京２１００１６)摘㊀要:介绍一种磁滞张力器的结构和工作原理ꎬ借助ＡｎｓｙｓＭａｘｗｅｌｌ软件的静态㊁瞬态场求解器对张力器的磁场分布进行了数值计算ꎬ得到了张力器内部的磁力线走向以及转子表面的磁感应强度分布云图ꎬ研究了电流㊁磁极相对角度㊁气隙等参数对磁滞转矩大小的影响ꎮ遵循单一变量原则ꎬ得出各影响因素在各自变化范围内的最优解ꎬ为后续对该类型张力器的设计制造与升级优化提供了依据ꎮ关键词:电磁式ꎻ张力ꎻ磁滞转矩ꎻ仿真中图分类号:ＴＳ１０３.８㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀文章编号:１６７１￣５２７６(２０２２)０１￣０１２４￣０４ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＨｙｓｔｅｒｅｓｉｓＴｅｎｓｉｏｎｅｒＢａｓｅｄｏｎＡｎｓｙｓＭａｘｗｅｌｌＷＡＮＧＱｉｎｇｄｏｎｇꎬＸＩＡＧａｎｇｄｏｎｇꎬＱＩＮＨａｏｊｉｅꎬＺＨＯＵＷｅｎｃｏｎｇꎬＺＨＡＮＧＨａｏ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００１６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｔｅｎｓｉｏｎｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.ＴｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｅｒꎬｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃａｎｄｔｒａｎｓｉｅｎｔｆｉｅｌｄｓｏｌｖｅｒｏｆＡｎｓｙｓＭａｘｗｅｌｌｓｏｆｔｗａｒｅꎬｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｌｏｕｄｍａｐｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｔｒｅｎｄｉｎｔｅｎｓｉｏｎｅｒａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎｏｎｒｏｔｏｒｓｕｒｆａｃｅｉｓａｂｔａｉｎｅｄ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔꎬｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌｅｒｅｌａｔｉｖｅａｎｇｌｅꎬａｉｒｇａｐａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｖｅｒｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｔｏｒｑｕｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ.Ｂｙｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｈｅｓｉｎｇｌｅｖａｒｉａｂｌｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅꎬｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｗｉｔｈｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄꎬｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｄｅｓｉｇｎｉｎｇꎬｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｅｒｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｔｙｐｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃꎻｔｅｎｓｉｏｎꎻｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｔｏｒｑｕｅꎻｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０㊀引言在纺织加工过程中ꎬ纱线张力是一个十分重要的参数ꎬ从纺纱到织造的各个工序ꎬ张力的大小和稳定直接关系到产品质量㊁生产效率以及后续加工的顺利进行[１]ꎮ因此ꎬ纱线张力器成为控制纱线张力必不可少的装置ꎮ目前市售的纱线张力器以机械式为主ꎬ常见的有空气阻尼式以及油阻尼式ꎬ如图１所示[２]ꎮ相比较而言ꎬ传统的机械式纱线张力器往往具有结构简单㊁维修和操作方便等诸多优点ꎬ然而其缺点也尤为明显ꎬ如:１)张力控制精度低ꎬ一致性差ꎻ２)张力器工作过程中始终与纱线产生摩擦ꎬ容易损伤纱线ꎻ３)自动化程度低ꎬ无法由计算机进行控制ꎮ为满足纺织行业不断提高的标准要求ꎬ纱线张力器逐渐朝着自动化㊁智能化方向发展ꎮ近年来国外出现了一种高档纺织机械 电磁式磁滞纱线张力器[３－５]ꎮ相较于传统机械式张力器而言ꎬ该张力器的最大特点是可以通过计算机对纱线张力进行实时的㊁连续的调节ꎮ由于采用计算机进行控制ꎬ既可以灵活地对单根纱线的张力进行控制ꎬ也可以实现大范围的群控[６]ꎮ此外ꎬ该张力器还可以连接到非接触式张力监测系统ꎬ从而实现对纱线张力的闭环控制ꎬ因而具有广阔的应用前景[７]ꎮ本文立足于国内外相关理论研究成果ꎬ借助有限元分析方法对该类型张力器的特性进行研究ꎬ为其日后在国内市场的广泛应用奠定了基础ꎮ(a) /!K (b) !K图１㊀常见纱线张力器１㊀电磁式磁滞张力器的结构及原理电磁式磁滞张力器是基于电磁阻尼原理实现对纱线张力控制的[８]ꎬ其结构如图２所示ꎮ外部静壳体８将整个结构包裹在内ꎬ形成封闭的磁回路并同时隔绝外部磁场的干扰ꎮ磁芯５由具有高磁导率的软磁材料制成ꎬ聚集内部的磁场能量ꎮ转轴７在滚珠轴承３的支撑下ꎬ一端与抱线轮１固连ꎬ另一端通过法兰与转子６连接ꎮ励磁线圈４均４２１ 博看网 . All Rights Reserved.匀缠绕在线圈架上并将磁芯５包含在内侧ꎮ张力器工作时ꎬ线圈４通电ꎬ抱线轮在纱线的主动牵引下转动ꎮ另一端ꎬ由磁滞材料制成的转子６作为耗能元件被动旋转ꎬ消耗磁场能量ꎬ产生阻碍纱线运动的磁滞转矩ꎬ使纱线受到张力作用[９]ꎮ调整线圈４两端电压的大小即可改变磁滞转矩ꎬ实现对纱线张力大小的调节ꎮ线圈未通电时ꎬ转子在磁芯５间自由旋转ꎬ其阻力仅来源于轴承３处的摩擦力ꎮ128-1657843213-13-276548-2１ 抱线轮ꎻ２ 磁芯①ꎻ３ 轴承ꎻ４ 线圈ꎻ５ 磁芯②ꎻ６ 转子ꎻ７ 轴ꎻ８ 外壳ꎮ图２㊀电磁式磁滞张力器结构图该张力器的具体性能要求如表１所示ꎮ表１㊀张力器的性能要求名称具体参数输出力矩/(ｍＮ ｍ)１０~３０范围内线性可调力矩性质力矩恒定工作转速/(ｒ/ｍｉｎ)１０００２㊀仿真模型的建立分析电磁场问题时传统的方法是从模型中抽象出一个等效的磁路ꎬ再采用解析的方法分析其磁场ꎮ由于电磁式磁滞张力器的磁路较为复杂ꎬ这使得利用解析法研究其磁场较为困难[１０]ꎬ而有限元法的广泛应用为解决该类问题提供了极大的便利ꎮ本文以课题组研制的一款电磁式磁滞张力器为例ꎬ利用Ｍａｘｗｅｌｌ软件对该张力器进行仿真分析[１１]ꎮ由于张力器的结构不具有空间对称性ꎬ无法将三维磁场计算问题转化为二维来处理ꎬ因而需要建立完整的三维有限元模型[１２]ꎮ此外ꎬ为降低问题分析的复杂性ꎬ作出以下假设[１３－１４]ꎮ１)忽略转子的涡流效应和软磁材料(定子磁芯及外壳)的磁滞损耗ꎻ２)转子的转速保持不变ꎻ３)励磁绕组由空心圆柱体等效替代ꎬ绕组内部电流密度分布均匀ꎮ张力器的主要参数如表２所示ꎬ相关参数定义如图３所示ꎮ定子磁芯及外壳均选择具有高磁导率的电工纯铁ＤＴ４ꎬ励磁线圈定义为铜材料ｃｏｐｐｅｒꎬ选择ＦｅＣｒＣｏ材料作为转子材料并在软件内部将其定义为磁滞型材料ꎮ软件内部自带的材料库中并不包含ＤＴ４和ＦｅＣｒＣｏ材料ꎬ需要从外界导入两种材料的Ｂ－Ｈ曲线ꎮ由于忽略了涡流效应的影响ꎬ两种材料的电导率均设为０ꎮ线圈绕组安匝数设为３４２Ａꎬ指定求解域属性为空气ꎮ在瞬态场分析模块中ꎬ还需要额外定义运动区域ｂａｎｄꎬ将转子包含在内ꎬ并设置其绕ｚ轴转速为１０００ｒ/ｍｉｎꎮ此外ꎬ设置仿真时长为２０ｍｓꎬ计算步长为０.２ｍｓꎮ表２㊀张力器的主要参数转子外径Ｒ２/ｍｍ转子内径Ｒ１/ｍｍ转子厚度Δ/ｍｍ气隙大小Ｌｇ/ｍｍ磁极高度Ｈ/ｍｍ磁极角度α/(ʎ)磁极个数ｐ１５.７５４１.４０.４１.７７８HL gΔL gαR 1R 2D图３㊀相关参数定义３㊀仿真结果借助Ｍａｘｗｅｌｌ软件的静态磁场求解器ꎬ通过数值计算ꎬ得到了张力器内部磁感应强度分布ꎬ如图４所示ꎮ从图中可以看出ꎬ磁力线主要集中在张力器内部的磁性材料上ꎬ并依次穿过定子磁极㊁气隙㊁转子最终汇聚于张力器外壳ꎬ形成一个封闭的内部磁回路ꎮ图５为转子表面磁感应强度分布云图ꎮB [tesla]1.200 01.120 01.040 00.960 00.880 00.800 00.720 00.640 00.560 00.480 00.400 00.320 00.240 00.160 00.080 00.000 0图４㊀张力器磁感应强度分布及磁力线走向1.411 61.320 01.228 41.136 81.045 20.953 60.862 00.770 40.678 70.587 10.495 50.403 90.312 30.220 70.129 10.037 5B [tesla]图５㊀转子表面的磁感应强度分布云图图６所示为磁滞张力器的转矩输出曲线ꎮ从图中可５２１ 博看网 . All Rights Reserved.以看出ꎬ输出转矩在初始时刻有轻微震动ꎬ随着时间的推移ꎬ磁滞转矩的数值波动减小ꎬ趋于稳定ꎬ并最终稳定在３２ｍＮ ｍK /ms-$D -/(m N ·m )图６㊀磁滞转矩随时间变化曲线３.１㊀气隙对磁滞转矩的影响保持表１中其他参数不变ꎬ仅改变气隙大小ꎬ得到图７所示磁滞转矩与气隙的关系曲线ꎮ从图中可以看出ꎬ随着气隙的增加ꎬ磁滞转矩急剧减小ꎮ由图２可知ꎬ张力器的磁传导回路主要包含定子磁芯㊁气隙㊁转子以及外壳ꎮ而定㊁转子以及外壳都是由磁性材料制成的ꎬ其相对磁导率要远高于空气磁导率ꎬ故而磁场能量主要损失于气隙中ꎮ因此ꎬ在磁动势大小一定的情况下ꎬ磁回路中的气隙越大ꎬ其中的磁场能量损失也就越大ꎬ转子的磁通密度也必然减小ꎬ从而导致磁滞转矩减小ꎮ因此ꎬ理论上减小气隙可以提高磁滞转矩ꎬ但过小的气隙会对机械加工和装配提出更高的精度要求ꎬ使得零件的加工难度加大ꎬ特别是对转子的加工精度要求更高[１５]ꎮ故而需要综合考虑各方面因素ꎬ选择合适的气隙大小ꎮ-$D -/(m N ·m )!K /mm图７㊀气隙对磁滞转矩的影响３.２㊀电流对磁滞转矩的影响电流的大小是影响电磁式张力器磁滞转矩大小的重要因素ꎮ张力器工作时ꎬ需要根据实际需要将电流设定在特定的数值ꎮ基于表１中的结构参数在不同气隙大小下进行计算ꎬ得到了如图８所示的关系曲线图ꎮ从图中可以得出ꎬ在不同气隙大小下磁滞转矩随电流变化规律基本保持一致ꎮ当电流较小时磁滞转矩增加缓慢ꎬ而随着电流的不断增加ꎬ磁滞转矩显著增大并与电流近似维持着线性关系ꎮ当电流超过一定范围后ꎬ磁滞转矩的增加幅度趋于平缓ꎬ其原因在于随着电流的增加ꎬ磁性材料的磁感应强度也趋于饱和ꎬ不再随着电流的增大而增大ꎬ增加的电流对转矩的影响很小ꎮ从图中可以看出ꎬ电流在３０~７０ｍＡ范围内ꎬ磁滞转矩与电流之间有着良好的线性关系ꎬ磁滞转矩可以达到４０ｍＮ ｍꎬ符合设计要求ꎮ-$D -/(m N ·m )*"/mA图８㊀磁滞转矩与电流关系图３.３㊀磁极相对角度对磁滞转矩的影响张力器的定子磁芯由两部分组成ꎬ且分别置于转子两侧ꎬ如图２所示ꎮ两定子磁芯的端面均有若干齿形磁极ꎬ张力器装配时ꎬ两齿形磁极之间一般错开一定角度ꎬ磁极间相对错开角度α定义如图３所示ꎮ保持表１其他参数不变ꎬ在多组气隙下对张力器在不同磁极相对角度下进行仿真计算ꎬ可以得到磁极相对角度与磁滞转矩的关系ꎬ如图９所示ꎮ-D>/(°)-$D -/(m N ·m )图９㊀磁极相对角度对磁滞转矩的影响定子磁极端面的齿形磁极沿周向等距排列ꎬ磁极个数为８时ꎬ相邻两磁极间的相对角度θ＝４５ʎꎮ图９中ꎬ在角度α<θ/２时ꎬ磁滞转矩随着相对角度的增加而不断增大ꎬ而当α>θ/２时ꎬ磁滞转矩逐渐减小ꎮ在α＝４５ʎ时ꎬ两磁极重合ꎬ其磁滞转矩大小与起始位置相等ꎮ转子表面的磁密Ｂ可以分解成径向Ｂｎ和切向Ｂτ两部分ꎬ而Ｂτ是影响磁滞转矩大小的主要因素ꎮ在一定范围内ꎬα增大ꎬ切向磁密Ｂτ也随之增大ꎬ而超过一定范围后Ｂτ反而减小ꎮ因此出现了图９所示的关系曲线ꎮ６２１ 博看网 . All Rights Reserved.３.４㊀转子厚度对磁滞转矩的影响在保证其他参数不变的情况下ꎬ随着转子厚度的增加ꎬ气隙逐渐减小ꎬ这就使得转子磁感应强度增大ꎬ磁滞转矩也随之增大ꎬ如图１０所示ꎮ然而ꎬ随着转子厚度的不断增大ꎬ磁阻和漏磁也在增加ꎬ在厚度超过一定范围以后ꎬ转子中增加的磁势反而消耗在转子内部的损耗上ꎬ对磁滞转矩的影响降低ꎮ-$D -/(m N ·m )D /mm图１０㊀转子厚度对磁滞转矩的影响３.５㊀磁极个数对磁滞转矩的影响改变磁极个数并在多组气隙大小进行数值计算ꎬ得到了图１１所示的关系曲线ꎮ磁极个数较少时ꎬ转子的磁通密度低ꎬ从而产生的磁滞转矩也较小ꎮ随着磁极个数的增加ꎬ磁滞转矩迅速增大ꎮ然而ꎬ磁极个数增加时ꎬ各个磁极的漏磁也随之增加ꎬ超过一定范围后ꎬ磁滞转矩反而随着磁极数目的增加而减小ꎮ计算结果表明ꎬ在磁极个数为１０--$D - N /·N图１１㊀磁极个数对磁滞转矩的影响４㊀结语由以上仿真结果表明:１)电流是影响磁滞转矩大小的关键因素ꎮ磁滞转矩与电流的关系曲线中有一段近似线性的区间ꎬ也是张力器的最佳工作区间ꎬ且满足在１０~３０ｍＮ ｍ范围内线性可调的设计要求ꎮ㊀㊀２)气隙大小的选择关系到张力器的最终性能ꎮ同时ꎬ过小的间隙也会对零部件加工精度和装配提出更高的要求ꎮ因此ꎬ需要综合考量这两方面的要求ꎬ选择大小合适的空气间隙ꎮ３)磁极的相对角度和磁极个数是影响磁滞转矩另一重要因素ꎮ计算结果表明ꎬ在相对角度α＝２２.５ʎ㊁磁极个数ｐ＝１０时输出转矩接近６０ｍＮ ｍꎬ极大地拓宽了张力器的线性可调范围ꎮ４)转子厚度的增加对磁滞转矩有着明显的影响ꎬ但厚度的增加也使得转子的转动惯量增加ꎬ因而在设计时需要额外考虑动力学方面的影响ꎮ电磁式张力器是一种精密纱线张力控制器ꎮ本文借助ＡｎｓｙｓＭａｘｗｅｌｌ软件研究了不同结构参数对张力器性能的影响ꎬ证明了通过有限元方法研究该类型张力器的可行性ꎬ也为日后的设计制造和升级优化奠定了基础ꎮ参考文献:[１]熊秋元ꎬ高晓平.纱线张力检测与控制技术的研究现状与展望[Ｊ].棉纺织技术ꎬ２０１１ꎬ３９(６):６５￣６８.[２]尹铭泽ꎬ张昊ꎬ缪宇轩ꎬ等.电磁式张力器的结构设计和张力测试[Ｊ].机械制造与自动化ꎬ２０２０ꎬ４９(２):１７８￣１８１ꎬ１８７.[３]石钢ꎬ吕明.磁滞卷绕张力器阻力矩产生机理[Ｊ].轻纺工业与技术ꎬ２０１５ꎬ４４(４):２８￣３２.[４]王红军.卡尔 迈耶:适用于细玻纤长丝的新型纱线张力器[Ｊ].国际纺织导报ꎬ２０１４ꎬ４２(８):３４.[５]贺娟.卡尔 迈耶:ＡｃｃｕＴｅｎｓｅ纱线张力器[Ｊ].国际纺织导报ꎬ２００８ꎬ３６(６):４０￣４２.[６]石钢ꎬ吕明.论纺织工程张力控制技术发展路线图[Ｊ].纺织导报ꎬ２０１１(５):１０５￣１０８.[７]谢正权ꎬ王新厚.非接触式纱线卷绕张力动态检测方法的研究[Ｊ].中国测试ꎬ２００９ꎬ３５(４):１１１￣１１４.[８]曹霞.电磁式纱线张力器原理及动态性能测试分析[Ｊ].纺织机械ꎬ１９９７(６):２４￣２６.[９]ＳＨＩＧꎬＬＶＭꎬＨＵＡＮＧＹＬꎬｅｔａｌ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｔｕｄｙｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｔｏｒｑｕｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｙａｒｎｔｅｎｓｉｏｎｅｒ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１２ꎬ３４７/３４８/３４９/３５０/３５１/３５２/３５３:２２￣２６.[１０]林其壬ꎬ赵佑民.磁路设计原理[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ１９８７.[１１]赵博.Ａｎｓｏｆｔ１２在工程电磁场中的应用[Ｍ].北京:中国水利水电出版社ꎬ２０１０.[１２]陈东ꎬ范帅.基于Ｍａｘｗｅｌｌ的盘式制动器辅助电磁制动装置的有限元分析[Ｊ].新技术新工艺ꎬ２０１３(９):３２￣３５.[１３]ＧＡＲＧＡＮＥＥＶＡＧꎬＫＹＵＩＤＫꎬＳＩＰＡＹＬＯＶＡＮＹꎬｅｔａｌ.ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｌｕｔｃｈｅｓｉｎＡｎｓｙｓＭａｘｗｅｌ[Ｃ]//２０１９２０ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｆＹｏｕｎｇＳｐｅｃｉａｌｉｓｔｓｏｎＭｉｃｒｏ/ＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ(ＥＤＭ).Ｅｒｌａｇｏｌ(ＡｌｔａｉＲｅｐｕｂｌｉｃ)ꎬＲｕｓｓｉａ:ＩＥＥＥꎬ２０１９:７３１￣７３４.[１４]孔繁余ꎬ王志强ꎬ张洪利ꎬ等.磁力泵磁性联轴器的磁场分析及性能计算[Ｊ].磁性材料及器件ꎬ２００９ꎬ４０(３):２４￣２７ꎬ３１.[１５]郑勐ꎬ李言ꎬ尚军ꎬ等.一种微型精密磁滞张力器的设计开发[Ｊ].机械科学与技术ꎬ２０１１ꎬ３０(９):１４３１￣１４３４.收稿日期:２０２０１１２７７２１ 博看网 . 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吸合面位置对比例电磁铁行程-力特性的影响
吸合面位置对比例电磁铁行程-力特性的影响赵继国;冀宏【摘要】建立了比例电磁铁有限元仿真模型,在考虑衔铁尾部端面位置的情况下,利用Ansoft Maxwell2D电磁场有限元仿真软件,分析了吸合面位置对比例电磁铁行程-力特性的影响.仿真结果表明:衔铁尾部端面位置不变时,吸合面位置对比例电磁铁行程-力特性的影响较小.衔铁长度不变时,随着吸合面位置的前移,比例电磁铁行程-力特性水平程度变差,工作行程内电磁力减小,且衔铁越短,工作行程内电磁力的减小程度越显著.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】4页(P105-108)【关键词】比例电磁铁;吸合面;行程-力特性;Ansoft【作者】赵继国;冀宏【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;甘肃省液压气动工程技术研究中心,甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州730050;甘肃省液压气动工程技术研究中心,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TH137比例电磁铁作为电液比例阀最常用的关键电-机械转换元件，具有推力大、结构简单、对油质的清洁度要求不高、维修方便和成本低廉等优点[1]。
其主要功能是将比例控制放大器输出的电信号转换成与之成比例的力或位移，轴向推力与输入电流成正比(稳态电流-力特性)，且在工作行程内保持恒定(水平行程-力特性)[2]。
比例电磁铁的性能直接决定电液比例控制阀以至整个系统的工作性能[3]。
影响比例电磁铁行程-力特性的因素很多，良好的行程-力特性很难得以保证。
近年来，国内外诸多研究人员对影响比例电磁铁行程-力特性的因素开展了相关的研究。
衔铁和极靴作为比例电磁铁重要的组成部分，二者吸合面的位置对比例电磁铁行程-力特性有重要的影响。
文献[4-5]研究了衔铁、极靴端面的形状对比例电磁铁行程-力特性的影响，文献[6-7]研究了衔铁与极靴端面倾角大小对比例电磁铁行程-力特性的影响，文献[8]在忽略了衔铁尾部端面位置的情况下，研究了比例电磁铁固定铁芯和可动铁芯吸合面位置对比例电磁铁电磁力的影响，得到的一些结论为设计和优化比例电磁铁提供了一定的参考依据。
全牌号冷轧无取向电工钢带磁化曲线铁损曲线
1
10
50W W310直 流 磁 化 曲 线
2
3
4
10
10
10
磁 场 强 度 H(A/m)
12000 11500 11000 10500 10000 9500 9000 8500 8000 7500 7000 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
2.5 2.4
2.3
2.2 2.1
2 1.9 1.8
1.7
1.6 1.5
1.4 1.3
1.2 1.1
1 0.9
0.8 0.7
0.6 0.5
0.4 0.3
0.2 0.1
0
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
磁 感 强 度 Bm(T)
磁感强度B(T) 相对磁导率 µr
0.1
0
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
磁 感 强 度 Bm(T)
磁感强度B(T) 相对磁导率 µr
2.5 2.4 2.3 2.2 2.1
2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
12000 11500 11000 10500 10000 9500 9000 8500 8000 7500 7000 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
铁磁性物质的磁化曲线
三 磁阻与磁导
◆ 磁阻（Rm）
设均匀磁路中某一段材料：
A
磁导率：μ
l
横截面：A
长度：l
磁通：
则该段磁阻为
Rm
def
l
A
SI单位：为 H-1
18
第九章 磁路和铁心线圈电路
◆ 推导过程：
HB B A
Um
Hl
B l
A
l
Rm
Rm
l
A
◆ 磁导（Λ）
1 A
Rm l
SI单位：为 H
磁路 欧姆定律
空气的磁导率为常数，故气隙的磁阻是常量。 铁磁性物质的磁导率不是常数，故铁磁性物质的磁阻
B
Bm
b Hm Br
O
Hc b
a
a
Hm H
剩余磁感应强度（剩磁）：由于磁滞，铁磁性物质在磁场 强度减小到零时保留的磁感应强度（ Br ）。
矫顽磁场强度（矫顽力）：如要消去剩磁，需将铁磁性物 质反向磁化的磁场强度（ Hc ）。
当H 继续反向增加时，铁磁性物质开始反向磁化。到-Hm 时，即饱和点a’。然后沿a’b’a 变化而完成一个循环。
4
第九章 磁路和铁心线圈电路
如果是均匀磁场，且各点磁感应强度与面积 S 垂直，则该 面积上的磁通为
BA 或 B
A
又称磁感应强 度为磁通密度
◆ 磁感应Leabharlann ：为使磁场的分布状况形象化，用磁感应线 描述磁场。
规定：磁感应线上的每一点的切线方向就是这一点的磁场方 向；在磁感应强度大的地方磁感应线密，小的地方疏。
磁路：约束在限定铁心范围内的磁场。
I
气隙
铁心
线圈
主磁通
电磁纯铁DT4盘条的研发
图 １ 非 金 属 夹 杂 物 对 电磁 性 能 的 影 响
Ｆ ｇ １ Ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｏ — ｍ ｅ ａｌ ｉ ． ｎ ｌ ｅ ｃ ｆｎ ｎ — ｔ ｌ ｃ ｉ ｉ ｃ ｕ ｉ ｎ ｏ ｌｃ ｒ ｍ ａ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｎ ｌ ｓｏ ｎ ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｐ ｒ ｏ ｍ ｎ ｅ ｃ
表 １ 电磁 纯 铁 ＤＴ ４的化 学 成 分
Ｔａ ． Ｃｈ ｒ ｉ ａ ｏｍ — ｂ １ ｅ ｃ ｌｔ ｏ
ｐ ｓｔｏ ｆＤ Ｔ ｌｃｒ ｍ ａ ｎ ｔ ｕ ｅ ｉｏ ｏ ｉ ｎ ｏ ４ ｅｅ ｔ ｉ ｏ ｇ ｅ ｉ ｐ ｒ ｒ ｎ ｃ ％
％
电磁 纯铁属 超 低 碳 高铝 钢 ， 炼 重 点 主 要是 保 冶 证化 学成 分 ， 铸重 点是保 证铸 坯表 面质量 。 连 转 炉 冶炼使 用 脱 硫 铁水 ， 点 控 制 采 用 高拉 补 终 吹 ， 用强 脱剂进 行脱 氧操 作 。Ｌ 使 Ｆ炉采 用精 炼 白渣
线材 加 热应 严 格 控 制加 热 温度 、 热 时 间 ， 时 ， 加 同 连
铸坯 加热 时尾 部温 度应控 制 高于头部 温度 ５ Ｏ℃ ， 轧 制坯 加热 时尾部 温 度应控 制高 于头部 温度 ３ ０℃ 。
４ ３ 轧 制 控 制 关 键 点 ．
晶 粒 尺 寸／ ｍｍ
邢钢 生产 的 电磁纯 铁 ＤＴ ４盘 条 以 ５ ５～ ０ ０ ． ４ ．
Ｄ Ｔ４。
电磁纯 铁 中的杂质元 素是 指溶 于铁 素体 的除 ｓ ｉ 和 Ａｌ 以外 的元素 ， 常见 的有 Ｃ、 、 、 ， 包 括 冶 Ｍｎ Ｐ Ｓ 也 炼时废 钢带 人的 Ｎ 、 ｒＣ 、 ｉ ｉＣ 、 ｕ Ｔ 等元 素 ， 些 杂质 元 这
铁磁材料静态特性实验中的退磁、稳磁研究
铁磁材料静态特性实验中的退磁、稳磁研究尹教建;刘将;张津浩;鲁海彤;刘彦民;周小岩;李静;韩立立;王军【摘要】采用静态直流法研究了软磁、半硬磁和硬磁三种铁磁材料的退磁特性,分析了2种不同形式的退磁曲线特性,探讨了退磁机理,以瑞利磁滞回线模型为例建立了退磁模型.研究了稳磁对3种铁磁材料磁滞回线的影响规律,确定了最佳稳磁次数,分析了磁滞回线不闭合的原因,建立了磁黏滞系数含碳量模型,实验结果表明该模型具有一定的合理性.【期刊名称】《物理与工程》【年(卷),期】2019(029)003【总页数】8页(P68-75)【关键词】铁磁材料;退磁曲线;稳磁;磁滞回线【作者】尹教建;刘将;张津浩;鲁海彤;刘彦民;周小岩;李静;韩立立;王军【作者单位】中国石油大学(华东)理学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)材料科学与工程学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)材料科学与工程学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)材料科学与工程学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)理学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)理学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)理学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)理学院,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)理学院,山东青岛 266580【正文语种】中文铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的静态法测量是大学物理实验常见的实验项目之一，对学生加深铁磁材料基本概念的理解，提高学生动手能力具有重要作用。
由于实验课时的限制，学生只能完成一种铁磁材料的静态特性测量，对于不同铁磁材料的静态特性缺乏对比研究。
实验过程中，学生对于退磁的原理、稳磁对磁滞回线的影响等方面也存在模糊认识。
本文利用静态直流法研究软磁、半硬磁和硬磁3种铁磁材料的退磁和稳磁特性，通过对比研究以及相关的机理解释，加深学生对退磁、稳磁概念的认识，提高学生的综合实验能力。
立环磁选机磁场影响因素的几点论述
高梯度磁选机磁场影响因素的几点论述刘建义，陈宏武，周少川（岳阳大力神电磁机械有限公司，湖南岳阳414100）【摘要】本文主要概述了立环高梯度磁选机的构造、工作原理，以及影响磁场强度的三个主要因素：1. 线圈安匝数2. 磁路及磁路材料3. 磁介质材料及结构。
关键词：背景场强；梯度场强；磁路结构及材料；线圈安匝数；磁介质材料及结构。
DLS系列立环高梯度磁选机是我公司（岳阳大力神电磁机械有限公司）结合国内外强磁磁选机的特点，自行研制开发的一种新型强磁磁选机。
该系列产品是目前国内外性能最好、技术最先进的强磁磁选设备之一。
该机采用转环立式旋转、反冲精矿，并配有高频振动机构，它具有富集比大、对给矿粒度、浓度和品位波动适应性强、工作可靠、操作维护方便等优点。
同时适用范围广泛，既能对弱磁性矿物进行选矿，例如：赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、铬铁矿、黑钨矿、钽铌矿等；又能对非金属矿物进行除铁、提纯，例如：石英、长石、霞石、萤石、硅线石、锂辉石、高岭土等。
影响立环高梯度磁选机磁选效果的最主要因素是磁路结构、背景场强、梯度场强的大小及分布。
背景磁场越大，吸附力就越大；背景场强越大，其在磁介质中所产生的梯度场强也越大，磁选效果就越好。
如何提高背景磁场及梯度场强，就是我们现在要探讨的问题。
根据立环磁选机及磁介质盒的结构和特点，我们研究下面几个因素对磁场的影响：1.线圈安匝数；2. 磁路及其材料； 3. 磁介质材料及结构。
1.立环磁选机构造及工作原理1.1设备构造DLS磁选机主要由高频振动机构、转环、励磁线圈、上下铁轭及各种矿斗、供水装置等组成。
DLS立环高梯度磁选机结构图1.高频振动机构2. 下铁轭3. 励磁线圈4.转环5. 上铁轭6. 给矿斗7. 漂洗水斗8.精矿斗9.中矿斗10.尾矿斗 11.液位箱 12. 精矿冲洗装置 13. 转环驱动机构 14.机架F—给矿 W—清水 C—精矿 M—中矿 T—尾矿1.2工作原理转环内装有导磁不锈钢棒介质盒或不锈钢网磁介质堆。
实验 7.1 磁性材料B-H曲线
电脑 有源积分器 线圈
实验数据与处理
1、实心磁铁测量
实验中使用的磁铁直径2.7cm，线圈匝数10。
则磁铁面积 ，将实验中所得磁通量 除以 得到磁感应强度B，单位mT。将图像平移，得到如下图像：
可以得到：
2、磁环测量
首先测量空线圈：
拟合后可以得到斜率 ；
磁环外径=3.1cm，内径=1.8cm，匝数200.；
则 ；
根据公式： 处理数据，将磁通转化为磁感应强度得到：
单位分别为 、
作图得到：
很明显，在测量后半段，数据发生了漂移，但是由于考虑第二象限，影响不是很大，因此得到：
思考题：
（1）如何利用B-H曲线算出内禀矫顽力？
答：利用公式 ，可以得到M-H曲线，得到M=0时的H值变为内禀矫顽力。
（2）用作图法求得的最大磁能积（BH）M与计算的（BH）M有何差别？
答：做图法是采用近似的方法，简单快捷，而计算是精确的结果。
2.原理介绍
磁学量多数为导出量，例如电流、电压、作用力等可以直接测量，但磁通、磁感应强度等必须借助热学的、电学的、光学的物理量测量结果推算出来。常用的且方便的方法是利用电磁感应定律，从测量的电学量推算出磁学量。
根据法拉第定律，一个开路线圈内的磁通发生变化时，其两端产生感应电压 。如果线圈横截面积Ｓ、匝数Ｎ均为定值，则 。对感应电压积分 ,则,则△ 。
若
即：
3.仪器构成。
图（2）是根据法拉第感应定律用有源积分器进行Ｂ-Ｈ磁滞回线测量的仪器框图。 其中函数发生器和功率放大器给磁化装置提供随时间变化的磁化电流，磁通变化率检测装置（检测线圈）将感应电压 送给积分器，积分器输出与磁通道Φ成正比的信号至Ｘ-Ｙ记录设备的Ｙ输入端。外加磁场测量装置测出与磁场对应的信号送至Ｘ-Ｙ记录设备的Ｘ输入端。于是记录到Φ-Ｈ曲线。再通过Φ与Ｂ的关系算出Ｂ-Ｈ曲线。反馈网络是为了控制函数发生器的扫描速度在Φ变化剧烈区间，Ｈ变化缓慢些，以便记录更精确。
磁流变液挤压模式下力学性能研究
第20卷 第12期 中 国 水 运 Vol.20 No.12 2020年 12月 China Water Transport December 2020收稿日期：2020-07-09作者简介：张永亮，女，上海理工大学机械工程学院，副教授，主要研究方向为机械动力学及加工精度、智能材料切削减震技术。
通讯作者：王可意（1996-），男，上海理工大学机械工程学院，硕士，主要研究方向为机械动力学及加工精度、智能材料切削减震技术。
磁流变液挤压模式下力学性能研究张永亮，王可意，石建光，张帅帅（上海理工大学 机械工程学院，上海 200093）摘 要：磁流变液是一种新型的智能材料，可以进行固液两相的转变，而且响应速度快，在工业上有广阔的应用前景。
本文为研究磁流变液在不同磁场作用下的力学性能，建立了用于测试磁流变液挤压试验装置，并通过comsol 对此试验装置磁路的磁感应强度分布进行了仿真分析，利用此测力装置进行试验，研究了磁流变液在不同外加磁场强度下的挤压特性。
关键词：磁流变液；测力装置；磁场强度；挤压特性中图分类号：TB381 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）12-0155-03引言磁流变液属可控流体，在零磁场情况下，磁流变液表现为流动性能良好的液体，在强磁场作用下可在短时间固化，去掉磁场后又恢复到原来的状态，可控性高[1]。
磁流变可广泛应用于减振、振动控制、降噪等领域。
常见的磁流变液应用器件大多数都是基于剪切模式设计的，但磁流变液的剪切应力强度偏低，阻碍其工程应用。
近年来，国内外已有部分专家学者进行磁流变液的挤压模式研究，结果表明磁流变液挤压强度比剪切强度要高一个数量级以上，人们将注意力逐渐转向磁流变液的挤压模式的研究。
廖昌荣[2]等人介绍了磁流变液的流变学特性的检测方法与工作原理，进一步指出了磁流变液的流变学特性检测技术研究动向。
吴淼[3]等人针对非牛顿流体研究了一种流变测试系统，为磁流变材料流变特性测量提供了一种新的思路。
金属无损磁粉探伤基本知识
金属无损磁粉探伤基本知识一、有关金属无损探伤的问题1、什么叫金属无损探伤金属无损探伤就是在不破坏金属材料（零配件）原有化学组成结构和金相组织的前提下，对金属材料（零配件）进行检查，从外表到内部检查其是否有缺陷。
2、金属无损探伤的种类金属无损探伤的种类目前分五大种类：（1）、磁粉探伤（简称：MT）；主要用于铁磁性金属材料的表面和近表面探伤，不能用于奥氏体不锈钢、铜、铝、镁、钛等有色金属的探伤。
（2）、液体渗透探伤（简称：PT）；主要用于金属材料（包含铁磁性金属材料和奥氏体不锈钢、铜、铝、镁、钛等有色金属材料）表面有开裂裂纹的表面探伤，不能检测表面未开裂的表层下的裂纹。
（3）、射线拍片探伤（简称：RT）；对金属材料采用X射线拍片，主要用于金属材料内部缺陷的检查。
（4）、超声波探伤（简称：UT）；对金属材料采用超声波探测，利用超声波对金属材料的回波波形来检测金属材料的缺陷，同样主要用于金属材料内部缺陷的检查。
（5）、涡流探伤（简称：ET）；涡流检测是建立在电磁感应原理基础上的一种无损检测方法，它适用于导电材料。
当把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。
利用导体中涡流的变化来检测金属的缺陷，涡流探伤也属于表面探伤，主要用于导电长形棒材、管材的表面探伤。
MT、PT、ET都属于金属材料的表面或近表面缺陷探伤；RT和UT属于金属材料的内部缺陷探伤。
目前还有一种利用检测元件（如磁带、霍尔元件、磁敏元件等）制成的探头通过扫描工件上的漏磁场，经过信号处理装置，记录缺陷漏磁场的方法进行探伤，这种探伤叫漏磁探伤，优点是不需要磁粉，减少污染和成本，可实现全自动化。
缺点是只适用于几何形状比较规则的原材料，而且检测灵敏度也低于磁粉探伤，所以目前应用较少。
二、磁粉探伤基础知识1、磁粉探伤的基本原理磁粉探伤的基础是缺陷处因漏磁场与磁粉的相互作用，在漏磁场处产生磁粉痕迹，从而显示缺陷。
铁磁材料工件磁化后，在表面和近表面的缺陷处磁力线发生变形，逸出工件表面形成磁极（N、S极）并形成可检测的漏磁场。
铁磁材料及其磁化特性
c
膝点
b
非铁磁材料的
磁化特性：B=μ0H
Fe = f (H )
Fe 随 H 的变化而
变化
a
O
Fe = f (H )
B = 0H
H
讨论4 铁心磁路磁化曲线
均匀磁路 B-H曲线 Ni=Hl及Φ＝BA Φ -i曲线
2
1
3
1
4
1--铁磁材料的磁化曲线
2— Fe 无穷大时气隙曲线
3、4--带气隙的铁心磁
----交流铁心磁路中会产生铁心损耗
(增磁的代价)
0.4.1 铁磁材料的磁化特性 (Magnetization characteristics)
铁磁材料的磁化特性（B－H 曲线/磁化曲线）
(B-H curve/magnetization curve)
下图均匀密绕螺绕环,
因为Hl=Ni, f=BA, 所 B
i
Hale Waihona Puke 路的磁化曲线 (δ3< δ4)
0 iFe i i3 i4
0.4.2 磁滞回线 (Magnetic hystersis loop)
铁磁材料进行周期性磁化所反映的物理现象
磁密落后于磁场强度，亦即磁通落后于产生该磁通的 激磁电流的现象，称为磁滞现象(Magnetic hystersis )。
剩磁 (Remanence)
- Hm Hc
矫顽力 (coercive
force)
B
Bm Br
0
- Bm
Hm H
B
Br
Hc
0
H
基本磁化曲线或平均磁化曲线: (Average magnetization curve)
B
电动主动吸振器的设计及特性研究
电动主动吸振器的设计及特性研究冷俊桦;蒋开洪;朱茂桃;傅涛;上官文斌【摘要】设计了一种用于动力总成振动控制的电动主动吸振器.利用有限元和正交法,以最大气隙磁感应强度为目标,确定了电动作动器的磁路结构,并仿真计算了该作动器在不同电流输入下产生的电磁力.设计了片状弹簧的结构,并分别计算和测试了其轴向刚度.对该电动主动吸振器进行性能测试,结果表明,其驱动力大小与电流有效值呈准线性关系.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】6页(P40-45)【关键词】电动主动吸振器;振动控制;电磁力;驱动力【作者】冷俊桦;蒋开洪;朱茂桃;傅涛;上官文斌【作者单位】江苏大学,镇江 212013;宁波拓普集团股份有限公司,宁波 315800;江苏大学,镇江 212013;华南理工大学,广州 510641;华南理工大学,广州 510641【正文语种】中文【中图分类】U463;TB531 前言减小被控结构的振动除优化自身结构参数外，在其安装处放置动力吸振器也是经济方便且卓有成效的方法。
自Frahm[1]在1911年申请了第一个动力吸振器发明专利以来，动力吸振器在振动控制方面便有了举足轻重的地位。
其按工作原理可分为被动式、半主动式和主动式。
相比被动与半主动吸振器，主动吸振器在宽频带内有更好的减振效果[2-4]。
目前，国内外学者对主动吸振器的研究主要包括作动器的设计和控制算法的优化。
当下主流的作动器包括压电式、电磁式和电动式等。
电动式作动器不仅响应快、精度高、输出力较大，而且结构紧凑，不需要额外的齿轮将旋转运动转化为直线运动[5]，所以在主动吸振器中有着广泛应用。
Lee等人[6]开发了一种电动主动吸振器，利用开环控制算法抑制了发动机6缸与3缸切换时产生的异常振动；Yun-Ho Shin等人[7]为减少动力装置传递到船体结构的动态力，基于电动作动器提出了一种混合型主动悬置的设计方案；杨恺等人[8]为解决航天用桁架受外扰动时的振动，设计了一种电动式主动吸振器，其在桁架主动减振试验中展现出良好的振动抑制效果；张洪田等人[9]根据柴油机的振动特点，基于电动主动吸振器模拟了柴油机的减振试验。
软磁材料直流磁性能测试系统
3 4
5 平均值 标准偏差S S相对值
0.7434 0.7437
0.7434 0.7434 0.0002 0.025%
0.4156 0.4188
0.4169 0.4170 0.0012 0.03%
0.7049 0.7058
0.7058 0.7052 0.0006 0.086%
79.88 80
79.88 79.93 0.06 0.1%
03 产品开发——硅钢环检测报告（闭环测试对比）
第三方硅钢环检测报告 （德国PHYSIK C-750）
永逸科技硅钢环测试报告 （FE-2100SD）
03 产品开发——软件界面
03 产品开发——螺线管退磁修正前后磁滞回线对比
03 产品开发——多个开路圆棒样品磁导计法与螺线管退磁修正法比对
03 产品开发—— 磁导计法比对测试报告（马格力C-750与永逸FE-2100SD3）
首次提出新定义“基本磁滞回线” （同时申请新型和发明专利，已经获得 新型适用专利，测试方法发明专利也进 入实审）；研究成果在国内《功能金属 材料》发表论文一篇，引起国内外磁测 量行业的关注。
04 技术成果——开路样品测试
开路样品磁导计测量方法
开路样品测量目前采用磁导计测试成为唯 一的方法，德国马格力Permagraph C750配置的 磁导率成为行业中的标杆，目前尚没有其他方 法对其测试结果进行鉴定。采用螺线管退磁修 正法对圆棒铁磁材料的发明，将有利于为磁导 计法提供标准样品进行设备鉴定，两种方法测 试磁滞回线及其相关参数偏离非常小，同时螺 线管退磁修正法可弥补磁导计法测试磁化曲线 的不足。
03 产品开发
结论：从测试结果中可以看出，DT4电工纯铁圆环，只有当冲击时间达到1秒以后，材料的Hc变化才趋于缓慢，考虑设备测试重复性 为0.3%，认可测试的准确性。从测试数据中同时可以看出，Bs和Br对冲击时间是不敏感的，在只需要进行对该两项参数测试时，加快测 试速度，提高测试效率。将冲击法测试时间为1.5秒和2秒的两个原始数据进行比较，获得两次不同条件下对应的Bdat作图，曲线上复性 好，同时经过对典型软磁材料铁氧体JR40LG、FB45、取向硅钢23Z110、Q235、1J50、1J79等都进行了相关性能的测试，不同材料在通过 微机自学习获得自适应测试程序后，通过D/A控制励磁电源发出励磁函数Δ H(t)，作用于被测样品，其响应函数dB/dt通过比例/积分放大 器和A/D采样获得，并进行单方向N次模拟冲击法循环控制，最后均获得稳定的基本磁滞回线。
B-H特性测量
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35
仪器设备
•HT600 B-H软磁材料测量系统 •计算机 •待测的软磁样品
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36
HT600软磁测量仪原理图 磁化装置
B值测量
H定标
放大电路
输出B－H特性曲线
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37
HT600软磁测量仪主机前面板
精选版课件ppt
精选版课件ppt
15
T>T c
顺磁性
=C/(T-T ) p
1/x f
铁磁性的磁结构
铁磁性
顺磁性
T
T
c
p
T
居里温度
T>Tc时的铁磁性
具有铁磁性的物质：
3d金属铁、钴、镍，部分4f金属
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16
亚铁磁性
亚铁磁性物质中的磁矩排列方式类似于反 铁磁物质，相邻磁矩反向排列，不过磁矩的 大小不一样，因此合磁矩不为零，对外表现 出来的磁性类似于铁磁性，其磁化率比铁磁 体稍低，在100～103量级。
当处于外磁场中时由于磁场对磁矩的作用使原子磁矩沿外磁场由于磁场对磁矩的作用使原子磁矩沿外磁场方向有序排列表现出宏观磁性但磁化率非方向有序排列表现出宏观磁性但磁化率非部分顺磁性物质满足居里定律部分顺磁性物质满足居里定律绝大多数的顺磁性物质满足居里外斯定律绝大多数的顺磁性物质满足居里外斯定律cc为居里常数为居里常数tt为绝对温度为绝对温度ttpp为顺磁居里温度为顺磁居里温度具有顺磁性的物质
4.打开测量软件，根据测量样品的具体参数在测量参数 对话框中输入测量参数。
5.测量磁化曲线和磁滞回线，并记录测量条件。测量 磁化曲线前首先需要对样品进行交流退磁。
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线
铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验讲义铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类，铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线，反映该材料的重要特性，也是设计选用材料的重要依据。
一：实验目的：1．．．认识铁磁材料的磁化规律，比较两种典型铁磁物质的动态磁特性。
2．．．测定样品的基本磁化特性曲线(B m-H m曲线)，并作μ—H曲线。
3．．．测绘样品在给定条件下的磁滞回线，以及相关的H c，B r，B m，和[H B ]等参数。
二：实验原理：铁磁物质是一种性能特异，在现代科技和国防上用途广泛的材料。
铁，钴，镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。
其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，磁导率μ 很高。
另一特性是磁滞，即磁场作用停止后，铁磁材料仍保留磁化状态。
图一为铁磁物质的磁感应强度Β与磁场强度HH图一铁磁物质的起始磁化曲线和磁滞回线图中的原点。
表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=O 。
当外磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段落0a所示；继之B随H迅速增长，如ab段所示；其后，B的增长又趋缓慢；当H值增至Hs 时，B 的值达到Bs ，在S点的B s和H s，通常又称本次磁滞回线的B m和H m。
曲线oabs段称为起始磁化曲线。
当磁场从H s逐渐减少至零时，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到o点，而是沿一条新的曲线sr下降，比较线段os和sr，我们看到：H减小，B也相应减小，但B的变化滞后于H的变化，这个现象称为磁滞，磁滞的明显特征就是当H=0时，B不为0，而保留剩磁B r。
当磁场反向从o逐渐变为-H c时，磁感应强度B=O，这就说明要想消除剩磁，必须施加反向磁场，H c称为矫顽力。
它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段rc称为退磁曲线。
图一还表明，当外磁场按H s →0→-H c→-H s→0 → H c→ H s次序变化时，相应的磁感应强度则按闭合曲线srcs’r’c’s变化时，这闭合曲线称为磁滞回线。
铁磁材料的H-B-μ关系
50 60 103
3.0 U x
277.8 U x
Bm
C2 R2 N2S
Uy
10106 10103 150 80 106
Uy
8.33U y
Hm最大值约为 400， 所以Ux最大值约为1.5v
Bm最大值约为1.2 T， 所以Uy最大值约为160mv
13
14
计算机软件绘图
3. 学习用计算机软件绘图。
4. 实验报告中要写“预习思 考题” 和“误差来源分 析”。
4. 实验报告中必须写清楚 “实验原理”（包括物理 概念和仪器测量原理）。
5. 要分析所绘曲线的特征！
12
U
Ux Uy H
B
如何检查数据是否正确？
若 R1=2.5，则为 333.3 Ux
Hm
N1 LR1
Ux
X通道
Y通道
读数时可以临时按下
扫描为“X-Y”
6
误把小格数目 读为大格数目
实验中的常见错误
分辨率微调旋钮没有右旋到底， 屏幕显示值与实际值不符。
分辨率旋钮读错档位， 相差10倍。
误按下了“×5扩展”按钮， 结果变成正常值的5倍。
7
H
N1 LR1
U
x
读数时注意
B
C1 R2 N2S
U
y
如果直接读取磁滞曲线的单个 顶点的位置，则误差较大。
连线称为铁磁材料的基本磁化曲线。
起始磁化曲线和磁滞回线
实验目的： 测定 H-B 和 H-μ 关系
3
测定铁磁材料的H-B-μ关系
对预习报告的要求 明确实验目的：要写清楚 物理原理 和 仪器测量