專利名稱：：一種永磁體磁特性參數(shù)的測量方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及電磁測量技術，具體說就是一種永磁體磁特性參數(shù)的
背景技術：
：目前，在電氣工程領域，永磁體的應用越來越廣，越來越多的電工產(chǎn)品內(nèi)部都含有永磁體。而作為關鍵部件，永磁體材料的磁特性直接影響到該產(chǎn)品的性能。磁測量在工程技術中有很實際的意義。它使得對各種磁性材料及其成品的性能評價成為可能。剩磁和矯頑力是衡量永磁體材料的磁特性的兩個重要參數(shù)。一般來說，作為磁場應用的永磁體，希望剩磁和矯頑力較大，這樣才能使永磁體應用到各種環(huán)境下，且具有相對的磁性能穩(wěn)定性。近年來，針對永磁體的剩磁和矯頑力的測量，通常來說可以分為磁滯回線法和磁矩法兩種方法。磁滯回線法的基本思想是首先測量出永.磁體的磁滯回線，然后根據(jù)磁滯回線與B和H軸的交點即可確定剩磁和矯頑力。對于磁滯回線的測量方法一般采用將B和H轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后通過AD采集電壓信號再繪制磁滯回線和求解剩磁和矯頑力。磁矩法的基本思想是將帶磁樣品放在線圈中，讓線圈旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電動勢，根據(jù)產(chǎn)生的電動勢計算得到磁矩，再利用公式A-〃?！?「計算得到材料的剩磁，在試樣磁感應強度s=o時直接測量矯頑力。但是該方法利用電動勢計算得到磁矩時都采用經(jīng)驗公式，這可能給最后求得的剩磁和矯頑力帶來較大的誤差。T.Deakin等人研究了ECC磁記錄材料的剩磁和矯頑力的測量，并針對剩磁和矯頑力對該材料的層與層相互耦合之間的影響。D.C.Jiles等人利用數(shù)據(jù)擬合的方法求解磁特性參數(shù)，首先設定磁滯回線的參數(shù)方程，將采集數(shù)據(jù)帶入到該方程中，通過擬合算法得到磁滯回線方程，進而可以求的剩磁和矯頑力。然而，這些研究是直接對永磁體充磁退磁過程中進行測量，在很多情況下，人們更關心在充磁一段時間之后的磁性參數(shù)的大小。(三)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種對釆集的永磁體外部磁感應強度值4采用數(shù)據(jù)壓縮算法進行特征點提取、刪除冗余數(shù)據(jù)、減少數(shù)據(jù)存貯量的永磁體磁特性參數(shù)的測量方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的所述的永磁體磁特性參數(shù)的測量方法，其步驟如下步驟一將已充磁的永磁體放在磁場測量系統(tǒng)中，測量得到永磁體外部空間磁感應強度矢量值；步驟二在上位機用VisualC++6.0軟件編程實現(xiàn)Douglas-Peucker數(shù)據(jù)壓縮算法，進行數(shù)據(jù)壓縮算法，提取永磁體外部空間磁感應強度矢量值的特征點；步驟三利用VisualC++6.0軟件調(diào)用Flux軟件建立有限元模型，建立模型的具體步驟是(1)建立永磁體的幾何模型，建立幾何模型是由點到線，線到面，面到體；(2)對幾何模型進行分網(wǎng)，分網(wǎng)是由先對線進行分網(wǎng)，再對面進行分網(wǎng)，最后對體進行分網(wǎng)；(3)設定模型的物理屬性，選擇由剩磁和矯頑力參數(shù)組成的非線性模型，設定剩磁和矯頑力的初始值。完成永磁體三維有限元模型的建立；步驟四利用Flux有限元軟件對所建立的永磁體模型進行求解，得到對應的特征點的磁感應強度矢量仿真值；步驟五對磁感應強度矢量的仿真值和采集值進行比較，依據(jù)公式-e=^~~^-公式(1)式中e—磁感應強度值測量值與仿真值相對誤差5力)一磁感應強度值測量值5—磁感應強度值計算仿真值一各個采集點"一采集點的個數(shù)計算相對誤差；步驟六如果相對誤差小于或等于設定值，則此時設定的剩磁和矯頑力就是永磁體的真實剩磁和矯頑力，測量分析結(jié)束，否則，當相對誤差大于設定值，通常設定為5%，則修正模型的剩磁和矯頑力值增加或減小一個步長，根據(jù)誤差范圍的不同，增加或減小的步長的大小也不同；步驟七重新對修改后的永磁體模型進行仿真計算，再次得到對應的特征點的磁感應強度矢量仿真值，跳轉(zhuǎn)到步驟六，繼續(xù)判斷相對誤差是否大于設定值，如此迭代循環(huán)，直到相對誤差小于設定值；步驟八修正后的剩磁和矯頑力即為永磁體的真實剩磁和矯頑力。本發(fā)明一種永磁體磁特性參數(shù)的測量方法，突破了現(xiàn)有的通過充退磁過程中測量磁特性參數(shù)的常規(guī)方法，可以用于對已充磁的永磁體的剩磁和矯頑力的測量分析，具有實用價值。對采集的永磁體外部磁感應強度值采用數(shù)據(jù)壓縮算法進行特征點提取、刪除冗余數(shù)據(jù)、減少數(shù)據(jù)存貯量。在迭代過程中，采用不同的誤差范圍對應不同的步長，明顯提高了計算的效率和精度。(四)圖1為本發(fā)明Douglas-Peucker數(shù)據(jù)壓縮算法圖；圖2為本發(fā)明求解永磁體剩磁和矯頑力的流程圖；圖3為本發(fā)明測量系統(tǒng)的總體結(jié)構方框圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1:結(jié)合圖2，本發(fā)明一種永磁體磁特性參數(shù)的測量方法，測量方法步驟如下步驟一將已充磁的永磁體放在磁場測量系統(tǒng)中，測量得到永磁體外部空間磁感應強度矢量值；步驟二在上位機用VisualC++6.0軟件編程實現(xiàn)Douglas-Peucker數(shù)據(jù)壓縮算法，進行數(shù)據(jù)壓縮算法，提取永磁體外6部空間磁感應強度矢量值的特征點；步驟三利用VisualC++6.0軟件調(diào)用Flux軟件建立有限元模型，建立模型的具體步驟是(1)建立永磁體的幾何模型，建立幾何模型是由點到線，線到面，面到體；(2)對幾何模型進行分網(wǎng)，分網(wǎng)是由先對線進行分網(wǎng)，再對面進行分網(wǎng)，最后對體進行分網(wǎng)；(3)設定模型的物理屬性，選擇由剩磁和矯頑力參數(shù)組成的非線性模型，設定剩磁和矯頑力的初始值。完成永磁體三維有限元模型的建立；步驟四利用Flux有限元軟件對所建立的永磁體模型進行求解，得到對應的特征點的磁感應強度矢量仿真值；步驟五對磁感應強度矢量的仿真值和采集值進行比較，依據(jù)公式(l)計算相對誤差；步驟六如果相對誤差小于或等于設定值，則此時設定的剩磁和矯頑力就是永磁體的真實剩磁和矯頑力，測量分析結(jié)束，否則，當相對誤差大于設定值，通常設定為5%，則修正模型的剩磁和矯頑力值增加或減小一個步長，根據(jù)誤差范圍的不同，增加或減小的步長的大小也不同；步驟七重新對修改后的永磁體模型進行仿真計算，再次得到對應的特征點的磁感應強度矢量仿真值，跳轉(zhuǎn)到步驟六，繼續(xù)判斷相對誤差是否大于設定值，如此迭代循環(huán)，直到相對誤差小于設定值；步驟八修正后的剩磁和矯頑力即為永磁體的真實剩磁和矯頑力。實施例2:結(jié)合圖l、圖2、圖3，本發(fā)明一種永磁體磁特性參數(shù)的測量方法，具體測量實例如下.選擇永磁體的材料是FeOCo，尺寸是S0wwxlM附wx3.4/^，樣品的形狀為長方體。第一步，通過磁場測量系統(tǒng)，得到永磁體外部的磁感應強度值，本實例中，采用的磁場測量系統(tǒng)總體結(jié)構如圖3所示，在該系統(tǒng)中通過ARM微處理器控制步進電機在永磁體所需測量的范圍內(nèi)移動，步進電機帶動固定在測量臂上的三個霍爾探頭也在所需測量的范圍內(nèi)移動，通過三個霍爾探頭可分別測得空間某點磁感應強度在X，Y，Z三個方向上的分量，再通過高斯計將磁感應強度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，通過A/D芯片將該電壓信號采集到ARM微處理器中進行存儲，同時將數(shù)據(jù)通過計算機RS232串口傳輸?shù)缴衔粰C，在上位機用Visual0++軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的的處理，得到測量范圍內(nèi)點的磁感應強度矢量值，通過該系統(tǒng)采集得到外部空間600個點的磁感應強度值。第二步，在上位機用Visual€++6.0軟件編程實現(xiàn)00嗎^-61^1^數(shù)據(jù)壓縮算法，提取永磁體外部空間磁感應強度矢量值的特征點，該算法的基本思想是找出與矢量兩端點連線垂直距離最大的頂點，判斷其到兩端點連線的距離是否大于給定閾值，若是，則保留該點，并以該點為界，將曲線分為兩部分重復上述操作;否則，舍去兩端點間所有的中間點。本實例中，將600個點的數(shù)據(jù)壓縮為485個點，將這485個點作為外部空間磁場特征點，將這些磁場特征點的磁感應強度值存入到數(shù)據(jù)庫中。第三步，Visual0++6.0軟件調(diào)用？11^軟件建立有限元模型，主要是通過調(diào)用腳本文件的形式實現(xiàn)有限元模型的建立。在本實例中，建立尺寸為60mmxlMmmxWwm的長方體永磁體，建立永磁材料，屬性包括剩磁，矯頑力，相對磁導率，真空磁導率，其中真空磁導率為枯xl(T777/m和相對磁導率為250，剩磁初始值為1T，矯頑力初始值為40000。第四步，利用Flux有限元軟件對所建立的永磁體模型進行求解，得到永磁體空間磁感應強度仿真值，從中篩選出對應的特征點的磁感應強度仿真值，本例中，特征點就是第一步用數(shù)據(jù)壓縮算法得到的永磁體外部空間磁場特征點，將每一個點的對應磁感應強度值也存入到數(shù)據(jù)庫中。第五步，對數(shù)據(jù)庫中的485個磁感應強度矢量的仿真值和采集值進行比較，依據(jù)公式(2)計算相對誤差。第一次計算得到相對誤差為20%。第六步，在該實例中，設定相對誤差的閾值為5%，因此第五步的相對誤差大于5%，所以要修正剩磁和矯頑力，根據(jù)公式(3)相對誤差和步長的關系，設定第二次剩磁為1.025T，矯頑力為41000^m。第七步，根據(jù)新設定的剩磁和矯頑力值，修改原永磁體模型，重新仿真計算，得到一組新的磁感應強度值的仿真值，重新計算相對誤差，得到是13%，根據(jù)公式(3)相對誤差和步長的關系，設定第三次的剩磁為1.05T，矯頑力為42000^w，繼續(xù)迭代，直到相對誤差小于5%。第八步，迭代到第五次，設定永磁體的剩磁為1.07T，矯頑力為4280(M/附，發(fā)現(xiàn)相對誤差小于5%，所以永磁體等效計算的剩磁為1.07T，矯頑力為42800^附。484藝[^(/)-52(/)〗e--公式(2)式中e—磁感應強度值測量值與仿真值相對誤差《(/)一磁感應強度值測量值s。一磁感應強度值計算仿真f一各個采集點<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1.一種永磁體磁特性參數(shù)的測量方法，其特征在于測量方法步驟如下步驟一將已充磁的永磁體放在磁場測量系統(tǒng)中，測量得到永磁體外部空間磁感應強度矢量值；步驟二在上位機用VisualC++6.0軟件編程實現(xiàn)Douglas-Peucker數(shù)據(jù)壓縮算法，進行數(shù)據(jù)壓縮算法，提取永磁體外部空間磁感應強度矢量值的特征點；步驟三利用VisualC++6.0軟件調(diào)用Flux軟件建立有限元模型，建立模型的具體步驟是(1)建立永磁體的幾何模型，建立幾何模型是由點到線，線到面，面到體；(2)對幾何模型進行分網(wǎng)，分網(wǎng)是由先對線進行分網(wǎng)，再對面進行分網(wǎng)，最后對體進行分網(wǎng)；(3)設定模型的物理屬性，選擇由剩磁和矯頑力參數(shù)組成的非線性模型，設定剩磁和矯頑力的初始值，完成永磁體三維有限元模型的建立；步驟四利用Flux有限元軟件對所建立的永磁體模型進行求解，得到對應的特征點的磁感應強度矢量仿真值；步驟五對磁感應強度矢量的仿真值和采集值進行比較，依據(jù)公式<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><mi>e</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mo>[</mo><msubsup><mi>B</mi><mi>s</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msup><mi>B</mi><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow><mrow><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msubsup><mi>B</mi><mi>s</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>]]></math>id="icf0001"file="A2009100720900002C1.tif"wi="46"he="20"top="172"left="34"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/></maths>式中e-磁感應強度值測量值與仿真值相對誤差Bs(i)-磁感應強度值測量值B(i)-磁感應強度值計算仿真值i-各個采集點n-采集點的個數(shù)計算相對誤差；步驟六如果相對誤差小于或等于設定值，則此時設定的剩磁和矯頑力就是永磁體的真實剩磁和矯頑力，測量分析結(jié)束，否則，當相對誤差大于設定值，通常設定為5％，則修正模型的剩磁和矯頑力值增加或減小一個步長，根據(jù)誤差范圍的不同，增加或減小的步長的大小也不同；步驟七重新對修改后的永磁體模型進行仿真計算，再次得到對應的特征點的磁感應強度矢量仿真值，跳轉(zhuǎn)到步驟六，繼續(xù)判斷相對誤差是否大于設定值，如此迭代循環(huán)，直到相對誤差小于設定值；步驟八修正后的剩磁和矯頑力即為永磁體的真實剩磁和矯頑力。全文摘要本發(fā)明的目的在于提供一種對采集的永磁體外部磁感應強度值采用數(shù)據(jù)壓縮算法進行特征點提取、刪除冗余數(shù)據(jù)、減少數(shù)據(jù)存貯量的永磁體磁特性參數(shù)的測量方法。通過磁場測量系統(tǒng)采集得到永磁體外部空間磁感應強度值，采用數(shù)據(jù)壓縮算法提取特征點，建立永磁體三維有限元模型，初始設定剩磁和矯頑力，通過仿真計算得到特征點的磁感應強度仿真值，通過對比仿真值與測量值，不斷的修正剩磁和矯頑力，直到仿真值和測量值小于一定的誤差范圍，從而得到永磁體的剩磁和矯頑力。整個流程通過軟件系統(tǒng)實現(xiàn)。本發(fā)明提出了一種對時效后的磁特性參數(shù)進行測量的方法，具有自動化程度高，靈活性強的特點。文檔編號G01R33/12GK101561480SQ200910072090公開日2009年10月21日申請日期2009年5月22日優(yōu)先權日2009年5月22日發(fā)明者冰李,李孝臣,楊文英,臣王,申澤軍,翟國富申請人:哈爾濱工業(yè)大學