[发明专利]瓦形铁氧体磁性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种瓦形铁氧体磁性能测试方法。

背景技术

我国的电动机生产从1917年至今已有95年的历史，该行业在国内已经形成比较完整的产业体系。近年来，我国电动机制造行业随着电力发展呈现出勃勃生机，产销规模和经济效益都有了大幅度提高。

但是目前电动机的功率普遍较低造成能源浪费，限制了工业的发展。因而提高电机的功率势在必行，其中锶铁氧体广泛用于制造永磁电机的定子。由于永磁锶铁氧体具有单轴各向异性，故外加取向磁场强度会影响晶粒的转动取向。在制造永磁锶铁氧体时，一般采用的直流取向磁场就可以获得良好的晶粒取向排列。作为永磁电机的定子。锶铁氧体被压制成弧形，当颗粒的易磁化方向沿着弧形的径向时，其磁性能最优，在压力及外磁场联合作用下多数颗粒取向一致，且沿径向排列。但是由于外加磁场不同，导致磁畴中心和材料的几何中心分为三种情况，即磁畴中心与材料的几何中心重合、磁畴中心与材料的几何中心上面、磁畴中心与材料的几何中心下面。

电动机的瓦形定子从最开始的4片到现在6片或8片，将会按照电动机内筒的几何中心装配。但由于缺乏良好的磁性能测试方法，不能保证多片电机的磁性能相同，在电机的实际运行中往往出现如图1所示情形。

如图1所示为现在常用的6片定子直流电动机转子受力的示意图，图中最外部为电动机壳体内部，配置6片瓦形铁氧体定子，定子内部为铜线圈缠绕的转子铁芯，铁芯内部为电动机主轴。在实际的工业生产中由于生产的发动机定子的材质不均匀和材料性能的不稳定会造成单片定子内表面不同位置处磁场分布的不均匀，而企业往往不能准确测定每个瓦形铁氧体的磁性能与磁分布。这样同一电机内部多片瓦形铁氧体的磁感应强度的大小和分布就会存在较大的差异，这将导致不同瓦形铁氧体定子所在区域磁场对转子施加的切向力的合力大小存在差异，如图1中6个切向力F₁≠F₂≠F₃≠F₄≠F₅≠F₆各力大小不等。按理论力学来看铁芯整体可看作刚体，可将6个切向力向中心点简化，简化的结果为一合力                                                和一合力矩，明显可以从从图中看出合力≠0，因此轴上将要受到额外的力使转子产生离心的运动趋势导致转子轴与电动机壳体之间产生压应力与摩擦力，加快了轴的磨损还会产生噪声，从而降低电动机的使用寿命和电能转化率。

另一方面，不仅多片瓦形铁氧体之间的磁性能不一致，同一瓦形铁氧体不同位置的材质不均匀和材料性能的不稳定，都将导致不同位置的磁分布不均匀。会出现如图2所示情形。

图2中为单片瓦形铁氧体磁分布不均情况，一般电机装配时候转子与定子间距离很近，理论上可以保证转子预定子间的磁感线不发生弯曲。图片上部为材质不均的瓦形铁氧体，图中黑色箭头表示磁感线方向，并且假设该瓦形铁氧体左侧材质均匀右侧不均匀，磁感线分布均匀磁感线指向磁中心O，而右侧磁感线分布稀疏且方向非径向。根据法拉第电磁感应定律当通电后转子将切割磁感线运动，由于左侧磁感线分布均匀将延转子表面产生力如F₁方向为切向，右侧由于磁感线分布稀疏且方向非径向将产生力如F₂（F₁＞F₂），方向非切向。因为安培力要垂直于其磁感线方向明显F₂非切向，将F₂沿铁芯表面切向方向分解得F₃与F₄，其中F₄将导致轴上受到额外的力使转子产生离心的运动趋势致使转子轴与电动机壳体之间产生压应力与摩擦力，消耗额外功率加快电机转子磨损降低使用寿命。

上述情况只是假设瓦形铁氧体部分不均匀，而实际中一块瓦形铁氧体各处磁场强度与方向皆不一致，将产生各种非切向力，而且不同瓦形铁氧体中磁分布差异性更大。因此瓦形铁氧体磁分布对电动机效率的影响远超想象，所以瓦形铁氧体磁性能测试方法意义重大。

发明内容

本发明是要提供一种有效的瓦形铁氧体磁性能测试方法，通过该方法可以确定材料周围的磁场分布情况，一方面设法降低电动机噪声，提高电动机寿命，提升电动机的电功转化效率，为电动机生产商提供一种检测手段用以对铁氧体生产商提出技术要求，另一方面为铁氧体生产商提供产品检测依据用以提高产品性能。

本发明涉及的瓦形铁氧体磁性能测试方法，其步骤如下：