Soft magnetic composites exhibit low energy losses when used as a core for electrical motors, transformers, and inductors. Quality control on soft magnetic composites involve winding a ring sample with wire and tape to enable measuring the energy losses in the material of the ring sample. Winding the ring sample takes time and wastes material and financial resources. Is there a fixture that would allow the user to measure the ring without the need for winding?

The scope of the evaluation it is restricted to only include parts of the fixture needed to replace the primary coil. Furthermore, the focus of analysis will lie on strength of materials and electrical contacts. Heat transfer, strain-hardening and electrical engineering aspects (beyond electrical contacts) are not considered.

The solution is an openable fixture consisting of a box and a lid. The ring specimen is placed in the box’s circular groove. By placing the lid on the box, and twisting the lid with a small vertical force, wiping is achieved on the electrical contacts. Setting the lid into the correct angle positions the electrical contact surfaces adjacent to each other. A vertical actuating force on the lid establishes contact between conductors in lid and box, thereby forming two toroidal coils around the ring. Actuating force can then be regulated to adjust contact resistance to a predetermined value. Actuation force is achieved by clamping the fixture between two metal plates using a screw.

The fixture was successfully evaluated for ring slot dimensions as to assure the ringsamples would fit in the fixture. An analysis of the actuating screw showed an estimate of how much torque was needed to achieve minimum contact force requirement. Analysis showed that the temperature would be higher when measuring using the fixture compared to using typical windings. The temperature of the fixture was recorded during operation which showed that a more heat-resistant material needs to be used for the housing and lid. After this evaluation contact could not be sufficiently established. This is thought to be because of plastic deformations in housing, lid and contact posts caused by elevated temperatures during high loads. Therefore, a redesign of the contacts and alignment is necessary.

Mjukmagnetiska kompositer uppvisar låga energiförluster när de används som kärna i elektriska motorer, transformatorer och induktorer. Kvalitetskontrollen av mjukmagnetiska kompositer involverar lindning av ett ringprov med tråd och tejp för att möjliggöra mätning av energiförluster i materialet. Att linda ringprovet tar tid, slösar material och ekonomiska resurser. Finns det en fixtur som skulle tillåta användaren att mäta ringen utan behovet att linda?

Utvärderingens omfattning är begränsad till att endast inkludera de delar avfixturen som behövs för att ersätta primärlindningen. Vidare kommer analysen att fokusera på hållfasthet och elektriska kontakter. Värmeöverföring, deformationshärdning och elektrotekniska aspekter (utöver elektriska kontakter) beaktas inte.

Lösningen är en öppningsbar fixtur bestående av en låda och ett lock. Ringprovet placeras i lådans cirkulära spår. Genom att placera locket på lådan och vridalocket med en liten vertikal kraft, uppnås avskrapning på de elektriskakontakterna. Genom att sätta locket i rätt vinkel placeras de elektriska kontaktytorna intill varandra. En vertikal kraft på locket upprättar kontakt mellanledarna i lock och låda, vilket bildar två ringformade spolar runt ringen. Kraften kan sedan regleras för att justera kontaktmotståndet till ett förutbestämt värde. Kraften uppnås genom att klämma fast fixturen mellan två metallplattor med hjälp av en skruv.

Fixturen utvärderades framgångsrikt för ringspårens dimensioner för att säkerställa att ringproverna skulle passa i fixturen. En analys av skruven visade en uppskattning av hur mycket vridmoment som behövdes för att uppnå minimikravet på kontaktkraft. Analys visade att temperaturen skulle vara högre vid mätning med fixturen jämfört med typiska lindningar. Temperaturen på fixturen registrerades under drift, vilket visade att ett mer värmebeständigt material behöver användas för höljet och locket. Efter denna utvärdering kunde tillräcklig kontakt inte etableras. Detta tros bero på plastiska deformationer i höljet, locket och kontaktposterna orsakade av förhöjda temperaturer under höga belastningar. Därför är en omdesign av kontakterna och uppriktningen nödvändig.