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磁性材料的測量

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，在測量方面選擇不同的測試方法進(jìn)行。

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

對于矯頑力小于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，測試通常采用閉路樣品進(jìn)行測量，測試方法為：在閉路樣品（如圓環(huán)）上繞制初級(jí)N1和次級(jí)N2繞組，通過對初級(jí)繞組的電流進(jìn)行測量，并按：H=N1*I/Le，來計(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為測試樣品的磁路長度。次極通過對感應(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)。

測試設(shè)備目前以德國瑪格力C-300為代表，日本產(chǎn)的SK1100型號(hào)產(chǎn)品早期也做過一些，這些產(chǎn)品由于價(jià)格昂貴，且采用掃描法測量，不能很好的滿足Hc小于10A/m以下的軟磁測量，基本上被國內(nèi)采用模擬沖擊法的直流磁測量設(shè)備所替代，目前采用模擬沖擊法測量軟磁材料直流磁性能磁化曲線和磁滯回線的產(chǎn)品：GM2100SD,擁有中國發(fā)明，為國內(nèi)軟磁材料的生產(chǎn)和企業(yè)服務(wù)。

典型測試報(bào)告：

2、軟磁材料的交流磁特性測量，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量，測量不同頻率、不同磁感應(yīng)強(qiáng)度下對應(yīng)的磁滯回線，并通過多點(diǎn)測量，獲得損耗曲線、磁化曲線、磁導(dǎo)率曲線等。測試參數(shù)根據(jù)定義有：準(zhǔn)確測量剩磁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)。

交流測量對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，需要測試多點(diǎn)的磁滯回線進(jìn)行組簇獲得。

典型的報(bào)告有：

國產(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損耗曲線的對比分析

軟磁材料的測量，由于Hc表較小，可直接對樣品進(jìn)行繞線測量，交流測量直接測試電流和感應(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)磁磁場來進(jìn)行測量。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，基本上可以滿足測量的要求。

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

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

1、永磁材料鐵氧體測試界面（直接測試一般永磁完整的磁滯回線）

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

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)生高場測試開路樣品）

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、測試J線圈，5、軛鐵，6、測試樣品，7、收縮極頭。