[发明专利]一种磁芯矩形比的测试方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁芯矩形比的测量技术领域，具体为一种磁芯矩形比的测试方法及系统。

背景技术

非晶纳米晶合金软磁材料是一种新型功能材料。由于该材料具有短程有序、长程无序的结构特征，且组织内无晶粒、晶界存在，使其具有优异的磁、机械和耐蚀性能。自上个世纪六七十年代以来，非晶纳米晶合金产业得到了快速的发展，已成为了电力电子工业领域变压器、互感器及开关电源等中低频大功率磁性元件(磁芯)的首选材料。

高矩形比非晶纳米晶合金磁芯具有高的初始磁导率，能在当电流接近为零时具有非常大的电感量。利用磁芯这一特性，可实现信号控制、放大等功能，进而应用于饱和电抗器、磁调制器和磁性开关。此外，利用磁芯的矩形磁滞回线特征，可实现开关电源输出调节及多路输出，进而应用于变频器、尖峰抑制器、漏电保护器等电子元件中。

为促使高矩形比非晶纳米晶合金磁芯具备稳定的工作性能，德国VAC公司要求牌号为6025的软磁材料(应用于尖峰抑制器)的矩形比＞95％；漏保用磁芯(产品型号为T60006-E4019-W539)的要求为在1kHz，2A/cm测试工况下，饱和磁感应强度值Bs与剩磁值Br之间差值ΔBrs≤50mT；日本日立公司要求牌号为2714(应用于尖峰抑制器)的软磁材料的矩形比＞84％。

目前，为准确测量非晶纳米晶合金磁芯的矩形比，多采用软磁材料基本磁滞回线测量装置(专利公告号：CN205507054U及CN105891747A)来对软磁材料的静态(直流)或动态(交流)磁滞回线进行测量，以获得该材料的Br值和Bs值。该装置多是基于磁场扫描法对样品进行磁性能测试。其中，感应电压是通过积分运算获得相应的磁感应强度响应函数B(t)，B(t)与励磁磁场强度H(t)的关系函数，从而绘制磁滞回线。然而，由于样品在磁化过程中涡流对磁化的作用，测量到的磁滞回线受到磁化频率和磁场波形(谐波)的影响，测试周期较长，一般需5-10分钟，难以满足高矩形比非晶纳米晶合金软磁材料的产业化的需求。

发明内容

为解决现有软磁材料矩形比检测方法测试周期长，难以满足产业化需求的技术问题，本发明提供了一种基于伏安特性原理的非晶纳米晶合金软磁材料矩形比快速测量系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种磁芯矩形比的测试方法，具体步骤如下：

1S.以被测磁芯样品为中心环形绕制两组线圈，分别为励磁线圈和测量线圈。

2S.对于励磁线圈，接入频率范围为20～100kHz的正向半波励磁电源；对于测量线圈，接入毫伏表以定量分析被测磁芯的矩形比。

3S.在一定频率的正向半弦波励磁电流下，被测磁芯样品的磁化曲线一直沿第一象限内Br值与Bs值之间往复循环运动；对于线圈横截面面积S、频率f及线圈匝数N等参数为定值的工况，被测磁芯样品的ΔBrs与感应电压值ΔU成如式1所示的线性关系：

ΔU＝4.44·f·N·ΔBrs·S (1)。

作为上述方案的改进，所述的所述的两组线圈匝数范围均为1～15匝。

一种磁芯矩形比的测试系统，包括稳压交流电源、二极管、标准电阻与励磁线圈串联成闭合电路形成的励磁端，测量线圈和毫伏表串联成闭合电路形成的测量端，励磁线圈和测量线圈分别绕制被测磁芯样品的两端。

作为上述方案的改进，所述的二极管采用SMB型DO-214贴片整流二极管。

作为上述方案的改进，所述的标准电阻采用金属膜电阻，其功率为0.25W，阻值1Ω，精度达0.1％。

作为上述方案的改进，所述的毫伏表测试频率范围为20Hz～100kHz。

本发明具有以下有益效果：

1)测试过程中，激励信号(ΔBrs)与检测信号(ΔU)之间结果线性度高、重复性高，测试结果数据准确。

2)基于本发明提供的测试方法，测试时间短，效率高，利于高矩形比非晶纳米晶合金磁芯制造产业化的实现。

附图说明

图1为实施例2的测试系统的结构原理图。

图2为钴基非晶纳米晶合金环形磁芯样品的ΔBrs(@1kHz，80A/m)与其感应电压值ΔU对应关系图。

具体实施方式

实施例1

一种磁芯矩形比的测试方法，具体步骤如下：

1S.以被测磁芯样品为中心环形绕制两组线圈，两组线圈匝数范围均为1～15匝，分别为励磁线圈和测量线圈；