一种基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法与流程

1.本发明涉及铁芯筛选方法技术领域，特别涉及一种基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法。


背景技术：

2.铁芯作为磁性器件的核芯部件，而铁芯的损耗直影响器件的效率及温升问题，铁芯的损耗大小直接影响器件的设计，特别是变压器在设计时必须将铁芯损耗规定在特定的范围内，否则直接影响变压器的转化效率。在实际应用中，为更好地实现产品性能，需要筛选出符合要求的铁芯，因此，需要先模拟铁芯在某个工作磁通密度状态下铁芯的损耗值，再挑选出符合损耗值范围要求的铁芯。
3.目前铁芯损耗模拟测试方案较为复杂，需要测试如电感、阻抗、频率等多组数据才能得到损耗值，计算相对复杂，测试速度慢。
4.另一方面，目前市面上铁芯损耗模拟测试方案所用的仪器较少，大部分都采用测量加计算的方法，因为能测量铁芯损耗值的仪器价格昂贵，且不能满足生产的快速测试。如：湖南联众生产的“mats-2010sa软磁直流测理装置”市场售价格15万元人民币、台日本岩崎bh分析仪以及“sy-8219与sy-8218软磁交流特性测试”按频率及功率配制不同约50-200万人民币，湖南联众mats-2010sa测量损耗速度约20秒/次、日本岩崎的sy-8219与sy-8218bh测量损耗的速度约90秒/次。
5.lcr测试仪是能够测量电感，电容，阻抗的仪器，但将lcr测试仪应用到铁芯损耗值的模拟测试时，需要解决将仪器的测量值采集到电脑用于程序运算的问题。这是因为仪器设备厂商不提供采集程序代码，但是仪器提供了数据接口，所以要想进行二次开发运算，利用仪器的测试值通过数据接口采集到电脑，因此需要专门编写采集程序。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，提供了一种快速筛选出符合要求的铁芯的方案，解决现有技术存在的筛选步骤繁杂、数据获取速度慢、数据获取成本高以及二次开发运算中数据采集的问题，避免了手工输入数据的各种不足，同时，也无需购置新设备，节约了成本。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，包括如下步骤，
9.s1、将单匝闭环的铁芯放置在测试架上，所述铁芯固有的饱和磁通密度为bs，设定所述铁芯的工作磁通密度为bm，且bm≤bs；
10.s2、将数据采集装置的两个测试夹分别经铁芯两端穿入铁芯内并相互夹紧，使夹紧后的测试夹保留在铁芯内；通过数据采集装置采集所述铁芯的串联电感ls和品质因数q，并记录为字符串信息；
11.s3、使所述数据处理装置与数据采集装置通信连接，将步骤s2的字符串信息写入
至数据处理装置，经数据处理装置读取，将字符串信息转化为数值信息；
12.s4、所述数据处理装置读取步骤s3的数值信息，基于计算公式a对铁芯进行在工作磁通密度bm值下的损耗值p，其计算公式a如下：
[0013][0014]
式中，bm为工作磁通密度，ls是铁芯的电感，le是铁芯磁路的等效长度，ae是铁芯的等效截面积，q是铁芯的品质因数，π是圆周率，ρ为铁芯的密度，f为设定数据采集装置频率。
[0015]
s5、基于设定的损耗值p范围，将步骤s4计算所得的损耗值p在所述损耗值p范围内的铁芯筛选出来。
[0016]
本发明通过数据处理装置将数据采集装置的字符串信息转化为数值信息，再对数值信息进行二次开发运算，同时，结合计算公式，只需要获取电感ls数值信息和品质因数q数值信息便可获取铁芯在工作磁通密度为bm的状态下的损耗值p，从而快速筛选出符合要求的铁芯，使筛选出来的铁芯的损耗值p在规定范围内。
[0017]
进一步地，所述数据处理装置内设定有用于将字符串信息转化为数值信息的数据采集程序。
[0018]
进一步地，步骤s3包括如下步骤，所述数据采集程序工作界面的通讯端口、波特率、比特率的设定与所述数据采集装置的通讯端口、波特率、比特率的设定一致，使所述数据处理装置与数据采集装置通信连接。
[0019]
进一步地，步骤s3还包括：
[0020]
s31、将数据采集装置的字符串信息写入数据采集程序后，所述数据采集程序对所述字符串信息进行读取；
[0021]
s32、所述数据采集程序将该字符串信息进行拆分成两段字符串信息，两段字符串信息之间设置有分隔符进行分隔，所述分隔符前的字符串信息为串联电感ls的字符串信息，所述分隔符后的字符串信息为品质因数q的字符串信息；
[0022]
s33、将步骤s32中串联电感ls的字符串信息通过转化为串联电感ls的数值信息；将步骤s32中品质因数q的字符串信息通过转化为品质因数q的数值信息；
[0023]
s34、将步骤s33所得的数值信息通过显视控件显示。
[0024]
进一步地，所述步骤s31还设定有字符串信息总量，读取到所述字符串信息总量后就停止读取。
[0025]
进一步地，所述步骤s32中，设定有第一字符串长度x1和第二字符串长度x2，所述字符串信息的长度通过所述分隔符分隔成两个长度的字符串信息，所述分隔符前的字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1，所述分隔符后的字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2，先读取所述分隔符前的所述第一字符串长度x1的字符串信息，将其记录为所述串联电感ls的字符串信息，再读取所述分隔符后的所述第二字符串长度x2的字符串信息，将其记录为所述品质因数q的字符串信息。
[0026]
进一步地，还包括所述第一字符串长度x1和第二字符串长度x2的校验方法，所述校验方法包括：先设定第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
，通过第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
对所述字符串信息进行拆分获得两段字符串信息，将
分隔符前的字符串信息设定为第一字符串信息，将分隔符后的字符串信息设定为第二字符串信息，并将第一字符串信息和第二字符串信息分别转化为第一数值信息和第二数值信息，再来判断第一数值信息和第二数值信息是否与数据采集装置上显示的串联电感ls的数值和品质因数q的数值相等，当判断为是时，则第一预设字符串长度x
10
即为第一字符串长度x1、第二预设字符串长度x
20
即为第二字符串长度x2，当判断为否时，则修改第一预设字符串长度x
10
的长度值和第二预设字符串长度x
20
的长度值，再次进行检验。
[0027]
进一步地，步骤s33中，将所述字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1的字符串信息转化为数值信息，即得到串联电感ls的数值信息；将所述字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2的字符串信息转化为数值信息，即得到品质因数q的数值信息。
[0028]
进一步地，为降低本发明的测试成本，所述数据采集装置为lcr测试仪。lcr数字电桥含有数据接口，如：rs232、rs485、gpib接口、usb接口等。
[0029]
本发明的有益效果：
[0030]
1、本发明通过数据处理装置将数据采集装置的字符串信息转化为数值信息，再对数值信息进行二次开发运算，同时，结合计算公式，只需要获取电感ls数值信息和品质因数q数值信息便可获取铁芯的在工作磁通密度为bm的状态下的损耗值p，从而快速筛选出符合要求的铁芯，使筛选出来的铁芯的损耗值p在规定范围内。
[0031]
2、通过数据采集程序，将数据采集装置的测试值通过数据接口采集到计算机进行二次开发运算，解决将数据采集装置的测量值采集到计算机用于程序运算的问题，该数据采集程序运行稳定、速度快。
[0032]
3、本发明采用lcr测试仪作为数据采集装置，降低了测试成本。
附图说明
[0033]
图1为本发明实施例中的程序工作界面一示意图；
[0034]
图2为本发明实施例中的程序工作界面二示意图；
[0035]
图3为本发明实施例中的程序工作界面三示意图。
具体实施方式
[0036]
为了使本发明的技术方案、目的及其优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的解释说明。
[0037]
一种基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法包括如下步骤：
[0038]
s1、将单匝闭环的铁芯放置在测试架上，所述铁芯固有的饱和磁通密度为bs，设定所述铁芯的工作磁通密度为bm，且bm≤bs；
[0039]
s2、将数据采集装置的两个测试夹分别经铁芯两端穿入铁芯内并相互夹紧，使夹紧后的测试夹保留在铁芯内；通过数据采集装置采集所述铁芯的串联电感ls和品质因数q，并记录为字符串信息；
[0040]
本实施例中，数据采集装置为lcr测试仪，具体为th2816a电桥，其通讯端口为com3，波特率设定为9600，数据比特为8。此时，将th2816a电桥进行校正调试后，将测试项目设定为ls-q测试页面，并对th2816a电桥进行开路与短路清零。
[0041]
s3、使所述数据处理装置与数据采集装置通信连接。具体地，该数据处理装置内设
定有用于将字符串信息转化为数值信息的数据采集程序。测试开始前，开启th2816a电桥的电源，开启计算机，打开数据处理装置内设定的数据采集程序的工作界面，如图1所示，选择“数据采集”页面，选择通讯端口为com3，波特率设定为9600，数据比特为8，上述技术参数与lcr测试仪的技术参数设定保持一致，利用传输线将所述数据采集装置与数据处理装置进行串行通信，实现所述数据采集装置串口与所述数据处理装置之间的通信。
[0042]
然后将步骤s2的字符串信息写入至数据处理装置，经数据处理装置读取，将字符串信息转化为数值信息；具体包括如下步骤：
[0043]
s31、将数据采集装置的字符串信息写入数据采集程序后，所述数据采集程序对所述字符串信息进行读取。为防止包括数据采集程序重复地写入字符串信息，该步骤还设定有字符串信息总量，读取到所述字符串信息总量后就停止读取，可进一步提高运行速度、避免死机。
[0044]
s32、所述数据采集程序将该字符串信息进行拆分成两段字符串信息，两段字符串信息之间设置有分隔符进行分隔，所述分隔符前的字符串信息为串联电感ls的字符串信息，所述分隔符后的字符串信息为品质因数q的字符串信息。具体地，设定有第一字符串长度x1和第二字符串长度x2，所述字符串信息的长度通过所述分隔符分隔成两个长度的字符串信息，所述分隔符前的字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1，所述分隔符后的字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2，先读取所述分隔符前的所述第一字符串长度x1的字符串信息，将其记录为所述串联电感ls的字符串信息，再读取所述分隔符后的所述第二字符串长度x2的字符串信息，将其记录为所述品质因数q的字符串信息。
[0045]
在测试前，需要对第一字符串长度x1和第二字符串长度x2进行校验，该校验方法包括：先设定第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
，通过第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
对所述字符串信息进行拆分获得两段字符串信息，将分隔符前的字符串信息设定为第一字符串信息，将分隔符后的字符串信息设定为第二字符串信息，并将第一字符串信息和第二字符串信息分别转化为第一数值信息和第二数值信息，再来判断第一数值信息和第二数值信息是否与数据采集装置上显示的串联电感ls的数值和品质因数q的数值相等，当判断为是时，则第一预设字符串长度x
10
即为第一字符串长度x1、第二预设字符串长度x
20
即为第二字符串长度x2，当判断为否时，则修改第一预设字符串长度x
10
的长度值和第二预设字符串长度x
20
的长度值，再次进行检验。
[0046]
s33、将步骤s32中串联电感ls的字符串信息通过转化为串联电感ls的数值信息；将步骤c中品质因数q的字符串信息通过转化为品质因数q的数值信息；具体地，将所述字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1的字符串信息转化为数值信息，即得到串联电感ls的数值信息；将所述字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2的字符串信息转化为数值信息，即得到品质因数q的数值信息。
[0047]
s34、将步骤s33所得的数值信息通过显视控件显示。
[0048]
步骤s3在数据处理装置的程序工作界面如图2所示，程序工作中选择页面为“参数输入”，输入铁芯的等效截面积ae、铁芯磁路的等效长度le、铁芯的密度ρ；如图3所示，程序工作界面中选择页面为“损耗测试”，设定工作磁通密度bm值与频率f，频率f必须与th2816a电桥的频率保持一致，点击“开始测试”，获得串联电感ls的数值信息和品质因数q的数值信息。
[0049]
s4、所述数据处理装置读取步骤s3的数值信息，基于计算公式a对铁芯进行在工作磁通密度bm值下的损耗值p，其计算公式a如下，
[0050][0051]
式中，bm为工作磁通密度，ls是铁芯的电感，le是铁芯磁路的等效长度，ae是铁芯的等效截面积，q是铁芯的品质因数，π是圆周率，ρ为铁芯的密度，f为设定数据采集装置频率。
[0052]
通过上述计算公式的运算得到铁芯在该工作磁通密度bm值下的损耗值，并在工作界面中“损耗测试”页面显示出来，便可读取铁芯在该工作磁通密度bm下的损耗值p，至此，测试完成，占击“停止测试”。
[0053]
s5、基于设定的损耗值p范围，将步骤s4计算所得的损耗值p在所述损耗值p范围内的铁芯筛选出来。
[0054]
按照上述测试方法，因生产工艺或产品设计需求，需挑选出在设定工作磁通密度bm、频率f下的损耗值p范围如下表所示的的铁芯：
[0055]
项目数值1数值1数值1设定工作磁通密度bm(t)0.5t0.4t0.3t频率f(khz)20khz30khz40khz损耗值p(w/kg)p《30p《40p《35
[0056]
选定样品1、样品2、样品3、样品4、样品5进行筛选，上述样品1、样品2、样品3、样品4、样品5均为单匝环形铁芯，外形尺寸均为28cm*19cm*10cm，各样品的等效截面积ae、磁路等效长度le、铁芯的密度ρ如下表所示：
[0057]
组别磁路等效长度le(cm)等效截面积ae(cm^2)铁芯的密度ρ(g/cm^3)样品17.380.367.3样品27.380.367.3样品37.380.367.3样品47.380.367.3样品57.380.367.3
[0058]
将上述样品1、样品2、样品3、样品4、样品5分别在不同频率、不同工作磁通密度下按照计算公式a进行损耗值模拟测试，其结果如下表如示：
[0059][0060]
上述结果表明，本实施例的筛选方法每个样品仅用了0.4秒的时间使获得了铁芯在设定工作磁通密度下损耗值的数值信息，根据获得了损耗值的数值信息，将落入设定的损耗值范围内的铁芯筛选出来。本发明通过数据处理装置将数据采集装置的字符串信息转化为数值信息，再对数值信息进行二次开发运算，同时，结合计算公式，只需要获取电感ls
数值信息和品质因数q数值信息便可获取铁芯在设定工作磁通密度下损耗值的数值信息，从而快速筛选出符合要求的铁芯。
[0061]
以上所述仅为本发明的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明的实施原理前提下，依然可以对所述实施例进行修改，而相应修改方案也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其特征在于：包括如下步骤，s1、将单匝闭环的铁芯放置在测试架上，所述铁芯固有的饱和磁通密度为b
s
，设定所述铁芯的工作磁通密度为b
m
，且b
m
≤b
s
；s2、将数据采集装置的两个测试夹分别经铁芯两端穿入铁芯内并相互夹紧，使夹紧后的测试夹保留在铁芯内；通过数据采集装置采集所述铁芯的串联电感ls和品质因数q，并记录为字符串信息；s3、使所述数据处理装置与数据采集装置通信连接，将步骤s2的字符串信息写入至数据处理装置，经数据处理装置读取，将字符串信息转化为数值信息；s4、所述数据处理装置读取步骤s3的数值信息，基于计算公式a对铁芯进行在工作磁通密度b
m
值下的损耗值p，其计算公式a如下：式中，b
m
为工作磁通密度，ls是铁芯的电感，le是铁芯磁路的等效长度，ae是铁芯的等效截面积，q是铁芯的品质因数，π是圆周率，ρ为铁芯的密度，f为设定数据采集装置频率。s5、基于设定的损耗值p范围，将步骤s4计算所得的损耗值p在所述损耗值p范围内的铁芯筛选出来。2.如权利要求1所述的基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其特征在于，所述数据处理装置内设定有用于将字符串信息转化为数值信息的数据采集程序。3.如权利要求2所述的基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，步骤s3包括如下步骤，所述数据采集程序工作界面的通讯端口、波特率、比特率的设定与所述数据采集装置的通讯端口、波特率、比特率的设定一致，使所述数据处理装置与数据采集装置通信连接。4.如权利要求3所述的基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其特征在于，步骤s3还包括：s31、将数据采集装置的字符串信息写入数据采集程序后，所述数据采集程序对所述字符串信息进行读取；s32、所述数据采集程序将该字符串信息进行拆分成两段字符串信息，两段字符串信息之间设置有分隔符进行分隔，所述分隔符前的字符串信息为串联电感ls的字符串信息，所述分隔符后的字符串信息为品质因数q的字符串信息；s33、将步骤s32中串联电感ls的字符串信息通过转化为串联电感ls的数值信息；将步骤s32中品质因数q的字符串信息通过转化为品质因数q的数值信息；s34、将步骤s33所得的数值信息通过显视控件显示。5.如权利要求4所述的基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其特征在于，所述步骤s31还设定有字符串信息总量，读取到所述字符串信息总量后就停止读取。6.如权利要求4所述的基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其特征在于，所述步骤s32中，设定有第一字符串长度x1和第二字符串长度x2，所述字符串信息的长度通过所述分隔符分隔成两个长度的字符串信息，所述分隔符前的字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1，所述分隔符后的字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2，先读取所述分隔符前的所述第一字符串长度x1的字符串信息，将其记录为所述串联电感ls的字符串信息，再读取所述分隔符后的所述第二字符串长度x2的字符串信息，将其记录为所述品质因数q的字
符串信息。7.如权利要求6所述的基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其特征在于，还包括所述第一字符串长度x1和第二字符串长度x2的校验方法，所述校验方法包括：先设定第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
，通过第一预设字符串长度x
10
和第二预设字符串长度x
20
对所述字符串信息进行拆分获得两段字符串信息，将分隔符前的字符串信息设定为第一字符串信息，将分隔符后的字符串信息设定为第二字符串信息，并将第一字符串信息和第二字符串信息分别转化为第一数值信息和第二数值信息，再来判断第一数值信息和第二数值信息是否与数据采集装置上显示的串联电感ls的数值和品质因数q的数值相等，当判断为是时，则第一预设字符串长度x
10
即为第一字符串长度x1、第二预设字符串长度x
20
即为第二字符串长度x2，当判断为否时，则修改第一预设字符串长度x
10
的长度值和第二预设字符串长度x
20
的长度值，再次进行检验。8.如权利要求6所述的基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其特征在于，步骤s33中，将所述字符串信息的长度为所述第一字符串长度x1的字符串信息转化为数值信息，即得到串联电感ls的数值信息；将所述字符串信息的长度为所述第二字符串长度x2的字符串信息转化为数值信息，即得到品质因数q的数值信息。9.如权利要求1所述的基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其特征在于，所述数据采集装置为lcr测试仪。

技术总结
本发明公开了一种基于损耗值模拟测试筛选铁芯的方法，其步骤，S1、将单匝闭环的铁芯放置在测试架上，铁芯固有的饱和磁通密度为B


技术研发人员：肖育咏 张继超 张志臻 黄旭文
受保护的技术使用者：佛山市中研非晶科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/3/8