精确模拟磁性材料的磁特性对于提高电机、变压器等电工设备的效率和性能具有非常重要的意义。传统的一维测试方法仅考虑了单方向的磁化特性,忽略了介质的各向异性,这与实际工况有所差异。新型的三维磁特性装置可以更加精确地测得硅钢叠片在不同励磁模型下的磁特性,而描述磁性材料的磁场强度H与磁通密度B是通过传感结构来间接测量的。因此对于传感结构的设计优化和补偿分析是精确地测量材料磁特性的关键因素。根据国家自然科学基金重点项目,主要针对电工钢片等常用材料磁特性的各向异性,设计了新型的三维动态磁特性测试装置,测试了硅钢片在宽频励磁下的交变和旋转特性,并对适用于新型装置的传感结构进行了一系列的设计与优化,从而更加精确的研究了材料的磁特性。主要研究内容如下:(1)针对三维磁路的对称问题,设计了双阵列复合式B-H传感线圈以及多线圈的传感箱结构,有效地减小了实验测量误差,重点解决了测量硅钢叠片局部磁场的磁特性测量的难题。(2)设计传感线圈标定实验,提出采用直流励磁模型和交流励磁模型,通过标准螺线管分别对新型传感线圈的系数进行了校准,证实了采用直流励磁系统需要考虑地磁场的影响,为三维磁特性测量提供了可靠保障。(3)对测量的实验数据进行了矫正,采用旋转坐标变换的方法对测量数据进行传感和励磁的坐标矫正,并通过外插值法对线圈与样品之间的气隙进行了误差补偿;采用带有匀场极靴的样品结构能更精确地测量样品内部磁场。(4)利用改进的传感结构设计实验,对非取向硅钢片叠片样品(35WW270)进行不同励磁条件下的磁特性实验,并且详细的分析其损耗特性,提出两种计算涡流损耗的模型,为研究大型的电气设备提供重要的参考。