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磁性材料的測(cè)量

磁性材料主要包含永磁材料和軟磁材料兩大類，以矯頑力進(jìn)行區(qū)分，通常將矯頑力低于10kA/m的材料稱為軟磁材料（也有將矯頑力在1kA/m---10kA/m的材料稱為半硬半軟材料），根據(jù)材料的矯頑力大小，在測(cè)量方面選擇不同的測(cè)試方法進(jìn)行。

一、軟磁材料直流磁特性測(cè)量：參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T13012、IEC60404-4

對(duì)于矯頑力小于1kA/m的軟磁材料材料，主要包含：電工純鐵、電工硅鋼、坡莫合金、非晶、軟磁鐵氧體等材料，測(cè)試通常采用閉路樣品進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試方法為：在閉路樣品（如圓環(huán)）上繞制初級(jí)N1和次級(jí)N2繞組，通過(guò)對(duì)初級(jí)繞組的電流進(jìn)行測(cè)量，并按：H=N1*I/Le，來(lái)計(jì)算H。其中N1為初級(jí)勵(lì)磁繞組匝數(shù)，I為勵(lì)磁電流，Le為測(cè)試樣品的磁路長(zhǎng)度。次極通過(guò)對(duì)感應(yīng)電壓進(jìn)行積分獲得磁通?，磁通除以有效截面積和感應(yīng)匝數(shù)，獲得磁感應(yīng)強(qiáng)度，得到B值。根據(jù)測(cè)試獲得的B、H值，繪制磁化曲線和磁滯回線等，并參考定義,確定對(duì)應(yīng)曲線上的初始磁導(dǎo)率ui、磁導(dǎo)率um、剩磁Br、矯頑力Hc和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度Bs，勵(lì)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度Hs等，軟磁材料直流磁特性是軟磁材料最重要的基本參數(shù)。

測(cè)試設(shè)備目前以德國(guó)瑪格力C-300為代表，日本產(chǎn)的SK1100型號(hào)產(chǎn)品早期也做過(guò)一些，這些產(chǎn)品由于價(jià)格昂貴，且采用掃描法測(cè)量，不能很好的滿足Hc小于10A/m以下的軟磁測(cè)量，基本上被國(guó)內(nèi)采用模擬沖擊法的直流磁測(cè)量設(shè)備所替代，目前采用模擬沖擊法測(cè)量軟磁材料直流磁性能磁化曲線和磁滯回線的產(chǎn)品：GM2100SD,擁有中國(guó)發(fā)明，為國(guó)內(nèi)軟磁材料的生產(chǎn)和企業(yè)服務(wù)。

典型測(cè)試報(bào)告：

2、軟磁材料的交流磁特性測(cè)量，參考標(biāo)準(zhǔn)：GB/T3658-2008、GB9632-2002和IEC 60404-6

軟磁材料交流磁特性測(cè)量設(shè)備，行業(yè)的杰出代表設(shè)備為巖崎（通）的SY8218/19，主要用于材料的交流特性測(cè)量，測(cè)量不同頻率、不同磁感應(yīng)強(qiáng)度下對(duì)應(yīng)的磁滯回線，并通過(guò)多點(diǎn)測(cè)量，獲得損耗曲線、磁化曲線、磁導(dǎo)率曲線等。測(cè)試參數(shù)根據(jù)定義有：準(zhǔn)確測(cè)量剩磁Br、矯頑力Hc、比總損耗Pc、振幅磁導(dǎo)率µa、損耗角δ、電阻磁導(dǎo)率µR、電感磁導(dǎo)率µL、彈性磁導(dǎo)率µ′、粘性磁導(dǎo)率µ〞、電感常數(shù)AL以及Q值等動(dòng)態(tài)磁特性等參數(shù)。

交流測(cè)量對(duì)Br和Hc參數(shù)已經(jīng)不視為重要參數(shù)，主要參數(shù)為：Pc、µa、δ等，磁化曲線、磁導(dǎo)率曲線和磁化曲線的獲得，需要測(cè)試多點(diǎn)的磁滯回線進(jìn)行組簇獲得。

典型的報(bào)告有：

國(guó)產(chǎn)設(shè)備內(nèi)容較巖崎更多：

2-1、多點(diǎn)回線組圖

2-2、20KHz條件下，材料的Ps-B損耗曲線

2-3、20KHz條件下，材料B-H磁化曲線和u-H磁導(dǎo)率曲線

2-4、30kHz、40kHz和50kHz不同頻率下，材料的Ps-B損耗曲線的對(duì)比分析

軟磁材料的測(cè)量，由于Hc表較小，可直接對(duì)樣品進(jìn)行繞線測(cè)量，交流測(cè)量直接測(cè)試電流和感應(yīng)電壓，進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

H=N1*I/Le

B=V/4.44*f*N2*Bm*Ae

二、永磁材料的測(cè)量，參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T3217-2008和IEC404-5

永磁材料包含內(nèi)稟矯頑力小于Hcj600kA/m一般永磁（如AlNiCo和永磁鐵氧體）和Hcj大于600kA/m的稀土永磁（如NdFeB和SmCo等），由于材料的Hcj高，采用環(huán)形閉路樣品是無(wú)法獲得材料的飽和磁滯回線以及定義在飽和磁滯回線上的剩磁Br、矯頑力Hcb、內(nèi)稟矯頑力Hcj和磁能積BHmax等相關(guān)參數(shù)的。需要借助外部磁路（如電磁鐵）產(chǎn)生更大的勵(lì)磁磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。電磁鐵為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)閉路勵(lì)磁模型，在間隙中獲得30kOe（約2400kA/m）的磁場(chǎng)，基本上可以滿足測(cè)量的要求。

根據(jù)測(cè)量永磁材料的規(guī)范，一般永磁可以直接在電磁鐵中進(jìn)行測(cè)量，B和H可以通過(guò)高斯計(jì)和磁通計(jì)進(jìn)行直接采集。

國(guó)際上目前用戶所認(rèn)可的設(shè)備依然是德國(guó)瑪格力公司生產(chǎn)的C-750，國(guó)內(nèi)設(shè)備目前與該設(shè)備的差距已經(jīng)很小。測(cè)試界面：

1、永磁材料鐵氧體測(cè)試界面（直接測(cè)試一般永磁完整的磁滯回線）

2、NdFeB材料測(cè)試界面（需要先對(duì)稀土永磁采用螺線管脈沖磁場(chǎng)進(jìn)行飽和預(yù)磁化，磁化場(chǎng)5T以上，測(cè)試退磁曲線）

使用的勵(lì)磁電磁鐵：（永磁材料的Hcj是軟磁材料的1000-10000倍，不借助電磁鐵是難以達(dá)到的，目前有使用超導(dǎo)螺線管和脈沖線圈產(chǎn)生高場(chǎng)測(cè)試開(kāi)路樣品）

1、極頭調(diào)節(jié)手輪，2、極頭鎖緊手柄，3、霍爾探頭和調(diào)節(jié)支架，4、測(cè)試J線圈，5、軛鐵，6、測(cè)試樣品，7、收縮極頭。