Modułowy histerezograf do pomiaru charakterystyk materiałów magnetycznie miękkich

pol Artykuł w języku polskim DOI: 10.14313/PAR_256/77

wyślij Tomasz Charubin Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, ul. Św. A. Boboli 8, 02-525 Warszawa

Pobierz Artykuł

Streszczenie

W artykule przedstawiono sterowany komputerowo, modułowy i w pełni zautomatyzowany histerezograf do pomiaru charakterystyk materiałów magnetycznie miękkich w szerokim zakresie amplitudy pola magnesującego. Histerezograf umożliwia pomiary pętli histerezy magnetycznej przy użyciu różnych kształtów przebiegów pola magnesującego i indukcji magnetycznej w rdzeniu (sinusoida, trójkąt lub dowolne zadane pole magnesujące, sinusoidalny lub trójkątny przebieg indukcji magnetycznej) oraz krzywych przenikalności magnetycznej względnej. Modułowa budowa układu umożliwia pomiary parametrów magnetycznych przy dodatkowych wpływach warunków zewnętrznych, takich jak temperatura, naprężenie mechaniczne lub kąt obrotu próbki (układ pracy anizometru). Otwarte oprogramowanie pozwala również na dodawanie nowych metod pomiarowych, co nie jest dostępne w systemach komercyjnych.

Słowa kluczowe

ferryt, FORC, histerezograf, krzywa bezhisterezowa magnetyzacji, materiały magnetycznie miękkie, pomiary magnetyczne, szkło metaliczne

Modular Hysteresisgraph for Measuring the Characteristics of Magnetically Soft Materials

Abstract

The article presents a computer-controlled, modular and fully automated hysteresisgraph for measuring the characteristics of soft magnetic materials in a wide range of magnetizing field amplitudes. The hysteresisgraph enables measurements of magnetic hysteresis loops using different shapes of the magnetizing field and magnetic induction in the core (sinusoidal, triangular or custom magnetizing field, sinusoidal or triangular magnetic induction) and relative magnetic permeability curves. The modular design of the system enables measurements of magnetic parameters with additional influences of external conditions, such as temperature, mechanical stress or sample rotation angle (anisometer operating system). Open software allows for addition of new measurement methods, which is not possible in commercially available systems.

Keywords

anhysteretic magnetization curve, ferrite, FORC, hysteresisgraph, magnetic measurements, metallic glass, soft magnetic material

Bibliografia

  1. de Wulf M., Dupré L., Melkebeek J., Quasistatic measurements for hysteresis modeling, “Jornal of Applied Physics”, Vol. 87, No. 9, 2000, 5239–5241, DOI: 10.1063/1.373307.
  2. Gazda P., Nowicki M., Kachniarz M., Active LR integrator circuit for drift-free magnetoelastic transducer, “Acta Physica Polonica A”, Vol. 133, No. 3, 2018, 745–747, DOI: 10.12693/APhysPolA.133.745.
  3. Gazda P., Nowicki M., Kachniarz M., Active LR integrator circuit with ferrite core, “Acta Physica Polonica A”, Vol. 133, No. 4, 2018, 1041–1044, DOI: 10.12693/APhysPolA.133.1041.
  4. Rękas P., Nowicki M., Gazda P., Charubin T., T. Szumiata, Szewczyk R., A measuring setup for testing the mechanical stress dependence of magnetic properties of electrical steels, “Journal of Magnetism and Magnetic Materials“, Vol. 577, 2023, DOI: 10.1016/j.jmmm.2023.170791.
  5. Kwiczała J., Badania materiałów magnetycznych w ujęciu Normy, „Przegląd Elektrotechniczny”, Vol. 86, No. 4, 2010.
  6. Anderson P., Constant dB/dt DC characterisation through digital control of magnetic field, “Przegląd Elektrotechniczny”, Vol. 87, No. 9, 2011.
  7. Szewczyk R., Frydrych P., Extension of the Jiles-Atherton Model for Modelling the Frequency Dependence of Magnetic Characteristics of Amorphous Alloy Cores for Inductive Components of Electronic Devices, “Acta Physica Polonica A”, Vol. 118, No. 5, 2010, 782–784, DOI: 10.12693/APhysPolA.118.782.
  8. Szewczyk R., Nowicki M., Ostaszewska-Liżewska A., Bieńkowski A., Nowak P., Malinen M., Accuracy of frame-shaped samples based measurements of magnetoelastic characteristics of soft magnetic materials, “Measurement”, Vol. 162, 2020, DOI: 10.1016/j.measurement.2020.107899.
  9. Silveyra J.M., Conde Garrido J.M., A Physically Based Model for Soft Magnets’ Anhysteretic Curve, “Advanced Magnetic Materials for Energy and Other Functional Applications and Devices”, Vol. 75, 2023, 1810–1823, DOI: 10.1007/s11837-023-05704-x.
  10. Nowicki M., Anhysteretic Magnetization Measurement Methods for Soft Magnetic Materials, “Materials”, Vol. 11, No. 10, 2018, DOI: 10.3390/ma11102021.