一种磁流变仪温控装置

本发明涉及电磁铁温控领域，具体涉及磁流变仪的温控领域。

背景技术：

1、磁流变仪的温控系统，能够使磁流变仪实现不同温度下探测材料的流变学特性的功能，帮助研究人员更系统地研究磁性材料的磁粘效应并揭示对应的微观机理，以及定量地研究磁性材料的粘弹特性。

2、到目前为止，在商业流变仪中，温控系统多采用单冷却结构，控制精度差，且升降温速率较慢，很难满足磁性材料实验要求的温控范围。

3、温控装置是磁流变仪中最重要的部件之一，必须针对不同的测试样品设计不同的温控装置，既要考虑温度范围，也要考虑升降温速度、样品特性等因素。

4、相关技术，如中国专利cn202472447u通过在电磁铁线圈周面设置水冷循环通道对电磁铁进行降温处理，能够有效避免电磁铁温度过高引起的样品磁性变化，但是该专利没有考虑铁芯温度过高导致的样品磁性变化。

5、相关技术，如中国专利cn205147309u在铁芯上挖u型槽和线圈上缠绕铜管然后通入冷却液对电磁铁进行冷却，该方式确实能够有效的对电磁铁进行降温处理，但是该方式不管是对于磁场的大小还是均匀性都有很大影响。

6、相关技术，如中国专利cn110361298a提出在流变仪测量区域下方部署散热片片和风扇通过半导体制冷实现降温，但是半导体制冷成本高、能耗高、对于软硬件配合要求苛刻。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种新型的磁流变仪温控装置包括：

3、转子，所述转子连接磁流变仪上方的电机能够进行旋转，所述转子上端连接电机转轴，下端连接有平行板、锥板等流变特性测试板；

4、导磁罩，所述导磁罩由两个半圆组成，构成完整罩子结构，所述导磁罩的壁厚与所述外壳体的壁厚相同，所述导磁罩中间带有圆形导磁立柱，立柱的高度低于壁高大约3mm，中间的间隙用于添加测试样品和放置所述转子，立柱中间开有圆形通孔以便所述转子能够下去，并且立柱末端需进行倒角处理，进而形成磁场梯度防止测试样品在离心力的作用下飞溅；

5、外壳体，所述外壳体外侧被冷却管道包裹，内侧则是包裹着线圈，所述外壳体为导磁材料，其侧壁厚度与所述导磁罩的壁厚相同，以此保证磁感线的均匀性；

6、冷却管道，所述冷却管道为导热系数优良的金属材料，如金、银、铜、铝等材料，优选为铜材料，所述冷却管道内部可根据实际测试样品需求通不同的冷却液，如水基冷却液、有机酸冷却液、硅酸盐冷却液等，冷却管道需和所述外壳体、线圈、铁芯接触以提升热交换的效率，精准的控制测试区域的温度变化，另外特别注意外冷却管道的上端面高度要比外壳体的上端高度要高出1-3mm，进而保证所述导磁罩能够准确定位放置；

7、线圈，所述线圈被冷却管道和外壳体包裹着，其作用是在通电后得到测试样品所需的磁场环境，所述线圈的线径应在保证磁场足够大的前提下尽可能取大一些以此减小发热；

8、铁芯，所述铁芯为圆柱形，整体呈凸台结构，中间开有一定深度的孔用于放置温度传感器，所述铁芯为导磁性能好的铁制金属，如电工纯铁、2cr13d等，其主要有两个作用：其一是聚磁作用增强测试区域的磁场强度，其二是作为测试样品的放置平台；

9、温度传感器，所述温度传感器安装在所述铁芯中心，其温度感应芯片置于末端接近于测试平面，所述温度传感器与所述铁芯之间的间隙必须采用导热性能优良的导热材料填充，避免有空气导致所述温度传感器的读取温度与测试平面间的温差过大；

10、底座，所述底座为非导磁材料，整体呈凸台状，中间凸起部分与所述铁芯相连，台阶处则是与所述冷却管道相连，所述底座中间开有圆孔用于安装所述温度传感器，此外所述底座底部还开有螺纹孔以进行整个冷却结构的安装固定。

11、根据本发明实施例的新型磁流变仪温控装置，通过控制所述线圈的电流大小得到测试样品所需的磁场大小；通过所述外壳体、铁芯、导磁罩来增强所需磁场并且确保测试区域磁场的均匀性；通过所述内外冷却回路来保证测试区域所需的温度环境；通过所述温度传感器实时读取测量区域附近的温度数值，通过编写温度补偿程序实时修正温度系数，进而根据实际情况实时调整测试区域的温度数值满足测试需求。

12、在一些实施例中，所述导磁罩中间圆形立柱可能不倒角亦或倒圆角，其主要设计考虑在于针样品对于所述转子的转速需求，在低转速的情况下测试样品通常不会产生飞溅，因此可以不做倒角处理。

13、在一些实施例中，所述铁芯凸台样品放置区域和所述导磁罩中间立柱底端会添加非导磁薄片以此满足测试样品对于磁场均匀性的要求。

14、在一些实施例中，所述铁芯凸台测试样品区域可能大小不同，较大的测试区域相对来说测试的结果过会更为准确一些，但是会增大装置的整体结构尺寸。

15、在一些实施例中，所述导磁罩顶端会添加帕尔贴和气泵进而实现上下两端同时降温，加快降温速率，保证测试区域的温度均匀性。

16、在一些实施例中，所述冷却管道中间会设有隔板使得绝大多数冷却液由左冷却液流入口流入，右(左)冷却流出口流出，保证冷却液的换热效率。

17、在一些实施例中，针对不一样的测试需求可以选择不同的冷却液。

技术特征：

1.一种磁流变仪温控装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述新型磁流变仪温控装置，其特征在于，所述导磁罩中间立柱底部设有倒角，倒角作用是形成磁场梯度避免所述转子在高速运转时导致测试样品飞溅。

3.根据权利要求1所述新型磁流变仪温控装置，其特征在于，所述冷却管道由内冷却管道和外冷却管道两部分组成，所述冷却管道的材料为导热性能优良的材料，如铜、银、金等金属材料，根据实际要求可在外冷却管道外侧包裹隔热层，如保温棉、保温膏等材料，以便降低和外部空气之间的热交换作用。

4.根据权利要求3所述新型磁流变仪温控装置，其特征在于，所述内冷却管道内部还设有挡板以防止冷却直接从底部流入流出导致冷却效果变差。

5.根据权利要求1所述新型磁流变仪温控装置，其特征在于，所述铁芯顶部可直接作为测试区域，亦可在所述铁芯顶部或所述导磁罩中间立柱底部添加非导磁层确保测量区域的磁场均匀性。

6.根据权利要求5所述新型磁流变仪温控装置，其特征在于，所述铁芯内部还设有所述温度传感器插孔，插孔与铁芯顶部有薄层，薄层不宜太薄(大于0.5mm)防止测量时的挤压变形，薄层也不宜太厚以便温度传感器读取温度与实际测量区域的温差太大。

7.根据权利要求6所述新型磁流变仪温控装置，其特征在于，所述温度传感器周围必须涂满导热系数高的导热材料，如导热硅脂等，确保所述铁芯内孔与所述温度传感器之间没有空气，保证所述温度传感器所读取的温度与实际测量区域温度差值不大。

8.根据权利要求1所述新型磁流变仪温控装置，其特征在于，所述线圈采用的线径要尽可能的稍大一些以减小通电时过度发热，导致线圈隔热涂层烧坏。

9.根据权利要求1所述新型磁流变仪温控装置，其特征在于，所述外壳体的壁厚需与导磁罩外壁厚一样，保证能够为所述测量区域提供足够大均匀磁场。

技术总结本发明公开了一种新型的磁流变仪温控装置，所述磁流变仪温控装置包括导磁罩、冷却回路、铁芯、底座、线圈、导磁回路、温度传感器、转子等部件组成。导磁罩是由两半组成以方便安装的拆卸，测量转子通过导磁罩中间的孔插入，铁芯内部安装有温度传感器能够实时读取测量区域范围内的温度数值，铁芯侧面和外壳侧面都设有冷却管道，冷却管道内部可以通入不同温度的冷却液以控制测量区域的测量温度，冷却管道侧面绕有线圈，线圈通电后能够为测量区域提供均匀磁场。本发明通过控制线圈电流大小控制测量区域的磁场大小，通过在铁芯外侧和壳体外侧设有冷却管道精测控制测量区域的温度，能够有效的控制磁流变仪对于温度和磁场参数的设定。技术研发人员：李德才,魏乂兼,黎倩萍,董珈皓受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4