永磁材料测量

1. 永磁材料测量简介

1.1 永磁材料测量的对象

通常认为铁磁或亚铁磁材料都是磁性材料，这些磁性材料更进一步可分为二个独立的大类：软磁材料、永磁材料，主要判断依据是材料的矫顽力，根据iec404-1标准的建议，矫顽力1000a/m是区分2种材料的界限。

本文所介绍的永磁材料测量的对象为各类型的永磁材料，包括铝镍钴合金、永磁铁氧体、稀土永磁材料等多种类型，材料的形状主要为：圆形、方块、环形、瓦形等。

 

1.2 永磁材料测量的内容

根据gbt 3217-2013 《永磁材料磁性试验方法》规定，永磁磁性能测量的内容主要包括以下磁性能参数：

l  饱和磁化场强度hmax、剩磁br

l  矫顽力hcb、内禀矫顽力 hcj\

l  Zui大磁能积 (bh)max、回复磁导率 μrec

l  磁滞回线或退磁曲线

 

1.3 永磁材料测量的特点

     永磁材料测量需组建专用的测试系统，进行永磁磁性能测量，其与软磁材料的直流测试相比，永磁材料测量具有以下差异：

a) 永磁材料测量会产生更高的磁场强度h，产生的磁场强度应比矫顽力hcj至少大5倍，磁场的建立应足够的慢，从而避免与涡流相关的问题。

b) 永磁材料测量一般使用电磁铁作为磁场源，其结构应进行特殊设计，由铁钴合金构成锥形磁极。

c) 永磁材料测量不仅需要确定磁场强度h和磁感应强度b，而且需要确定与b显著不同的极化强度j(通常不适用于软磁材料)。

 

2. 永磁材料测量装置

2.1 装置组成

   永磁材料测量装置主要由励磁电源，电磁铁、b和h测量仪、计算机和软件等组成，如长沙天恒测控所开发的td8320永磁材料测试系统，完全遵循gb/t3217-2013和iec60404-5，具体如下图所示：

 

2.2 永磁材料测量的原理：

l  双极性励磁电源产生并逐渐增大的直流电流，对电磁铁进行励磁；电磁铁在上下二个极头间产生的磁场，对柱状、方块、环形等形状的永磁样品进行磁化，该磁场与励磁电流成正比，Zui大可达 ± 3.2 t。

l  逐渐增大磁化电流，电磁铁将样品磁化到饱和状态，记录各点的b/j和h值，即可得到磁化曲线。

l  然后将磁化电流单调减小至零（此时样品的表面磁通密度即为剩磁br）。

l  再改变电流的方向，慢慢地增加磁化电流使退磁曲线通过hcb或hcj，记录各点的b/j和h值，即可得到退磁曲线。

l  继续增大磁化电流，直至样品反向磁化到饱和状态；再将磁化电流单调减小至零，改变电流方向，慢慢增加磁化电流并使样品至饱和，记录各点的b/j和h值，即可得到磁滞回线（如图5所示）。

 

2.3 b、j、h的测量：

l  通过 b 线圈 + 磁通计测量磁通密度 b，并通过j=b-μ0h可得到j。

l  或通过 j 线圈 + 磁通计测量磁极化强度 j，并通过b=j+μ0h可得到b。

l  通过霍尔探头 + 特斯拉计测量磁场强度 h

l  通过 h 线圈 + 磁通计测量磁场强度 h