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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。