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测量小于600kA/m矫顽力的永磁材料磁性能方法

时间:2026-01-22 理论教育 峰子 版权反馈
【摘要】:5)对于各向异性的永磁材料,在测量其磁性时,试样的磁化方向应与材料的易磁化方向一致。6)对于温度系数较大的材料,如铁氧体永磁材料等,在测量时试样温度变化不应超过±3℃。2)磁轭和极头应由矫顽力不大于100A/m的软磁材料制成,其结构应对称。为了减小因磁通迅速变化而产生的涡流,磁轭用叠片铁心制成,极间距离在一定范围内连续可调。

1.试样

1)试样取矩形或圆形截面的柱体。为了使试样均匀磁化,试样长度应大于5mm。

2)试样两端面应磨削到互相平行,平行度误差不超过9级公差,端面垂直于轴线,垂直度误差不超过9级公差,表面粗糙度Ra值为3.2μm。

3)试样横截面积沿整个长度方向应保持一致,其偏差不超过自身最小横截面积的1%,试样尺寸的测量误差不得超过0.2%。

4)试样不应有缺口、掉边、裂纹、砂眼和气孔等缺陷。

5)对于各向异性的永磁材料,在测量其磁性时,试样的磁化方向应与材料的易磁化方向一致。

6)对于温度系数较大的材料,如铁氧体永磁材料等,在测量时试样温度变化不应超过±3℃。

7)试样放置于磁化装置两极面间的磁场均匀区内。试样的欲磁化方向应与磁场方向一致。

2.磁化装置

1)磁化装置由磁轭、极头和磁化绕组组成。磁轭、极头和试样构成闭合磁路,如图8-35所示。

2)磁轭和极头应由矫顽力不大于100A/m的软磁材料制成,其结构应对称。为了减小因磁通迅速变化而产生的涡流,磁轭用叠片铁心制成,极间距离在一定范围内连续可调。极面应为平面,表面粗糙度Ra值为3.2μm,两极面应平行并与磁场方向垂直。

3)磁化绕组的位置应尽量靠近试样并互相对称,其轴线与极头轴线一致。

4)磁化电源应具有足够的容量,在测量时磁化电源调节器应能在整个测量范围内连续而平稳地改变磁场。磁化电流的不稳定度不超过0.1%/min。

图示

图8-35 磁化装置

1—磁化绕组 2—磁场探测器 3—磁轭 4—极头 5—试样 6—B(或J)测量线圈

5)磁化装置应能产生使试样磁化到饱和的磁化场,其值随永磁材料的种类而变化,并与晶粒的取向有关。饱和磁化场强度Hmax的选择通常与矫顽力有关。即:

Hmax=KHcJ(8-58)

式中 Hmax——饱和磁化场强度,单位为A/m;

HcJ——矫顽力,单位为A/m;

K——磁化系数,根据永磁材料的种类而变化,一般取3~5。

部分永磁材料的饱和磁化场强度如表8-52所示。

表8-52 部分永磁材料的饱和磁化场强度

图示

3.磁通密度的测量

磁通密度的变化量由一个测量线圈连接感应电压时间积分器来测量。感应电压时间积分器可以是冲击式检流计、磁通计、电子积分器或其他自动装置。磁通密度的变化量可由下式计算:

图示

式中 B2——t2时刻的磁通密度,单位为T;

B1——t1时刻的磁通密度,单位为T;

S——试样的横截面积,单位为m2

N——测量线圈的匝数;

U——感应电压,单位为V。

考虑到测量线圈中包括空气磁通,这个磁通密度变化量应该修正,修正后的磁通密度变化量ΔBc为:

图示(https://www.xing528.com)

式中 ΔH——引起磁通密度变化ΔB的磁场强度变化量,单位为A/m;

St——测量线圈的有效横截面积,单位为m2

4.磁场强度的测量

磁场强度用磁场探测器配合相应的仪器测量,即通过测量线圈连接感应电压时间积分器或霍尔探头配合电测仪器测量。磁场探测器的常数应预先校准,其引出线绞合在一起。

为减小由气隙δ引起的测量磁场的误差应将试样夹紧,如图8-36所示。

图示

图8-36 空气间隙

5.退磁曲线的测量

(1)用冲击检流计测量 对于具有叠片磁轭的磁化装置,磁化到饱和磁状态,并进行磁锻炼以保证试样磁状态稳定。然后切断磁化电流,便可测得磁通密度的变化量ΔB,如图8-37所示。

图示

图8-37 饱和磁滞回线

从图8-37中可以看出:ΔB1=Bmax-Br′,但由于磁轭和极头产生的剩余磁场强度Hr不等于零,因而Br′不等于Br,再将磁化场跃变到-Hmax测得ΔB2

图示

Hr等于0时,Br′等于Br,当Hr不等于0时,Br可以由退磁曲线上求得。

测量退磁曲线上任一点的BH时,试样均应磁化到饱和点(BmaxHmax),并进行磁锻炼。切断磁化电流,磁状态处于(BrHr)点,然后使磁化场跃变到测量点的磁化场强-H,同时测得磁通密度变化量ΔB,该点的B为:

B=Br′-ΔB( 8-62)

重复上述过程,测出各点的BH值,退磁曲线便可描绘出来。

对于具有非叠片磁轭的磁化装置,为了减小由于涡流和电感引起的非瞬时误差,应采用如下测量步骤:通过产生Hmax的最大磁化电流换向来测得Bmax,如图8-38所示。

Bmax按下式计算:

图示

退磁曲线上任一点的BH的测量时,先将试样在Hmax下磁锻炼,然后测得其磁场强度H,再使磁化电流跃变到它的最大值,同时测得磁通密度变化量ΔB,该点的磁通密度按下式计算:BB-Bmax

依次测出各点的BH,退磁曲线便可描绘出来。

图示

图8-38 饱和磁滞回线

(2)用电子积分器测量 用电子积分器描述的退磁曲线及回复线如图8-39所示。

把空的测量B线圈和磁场探测器置于杂散磁场小于0.1kA/m的空间,仔细调整电子积分器和磁场探测仪到零位,此时X-Y记录仪落笔在坐标原点,然后把试样放入测量B线圈夹紧,同时磁场探测器置于两极面之间。

将试样退磁,使磁化电流单调减小到零,改变磁化电流方向,慢慢增加磁化电流至退磁曲线HcBHcJ点。这时,X-Y记录仪记录下退磁曲线上各点的磁通密度值和相应的磁场强度值。

图示

图8-39 用电子积分器描述的退磁曲线及回复线

描绘出退磁曲线后,取退磁曲线与B轴交点的磁通密度值可确定剩磁Br。退磁曲线与B=0直线交点的磁场强度值为矫顽力HcB,与B=μ0H直线交点的磁场强度为HcJ

6.最大磁能积(BH)max的确定

最大磁能积(BH)max由退磁曲线上相应的BH乘积的最大值确定,或者用退磁曲线与等磁能相切的方法确定。

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