永磁體磁偏角的測(cè)量方法Methodsmeasurementoftheangledeviationofmagnetizationofpermanentmagnets2023-11-27發(fā)布2024-06-01實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由全國(guó)電工合金標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC228)歸口。本文件起草單位：寧波興隆磁性技術(shù)有限公司、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、桂林電器科學(xué)研究院有限公司、浙江松發(fā)復(fù)合新材料有限公司、福建省長(zhǎng)汀金龍稀土有限公司、寧波新材料測(cè)試評(píng)價(jià)中心有限公司、中國(guó)計(jì)量大學(xué)、杭州科德磁業(yè)有限公司、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、寧波可可磁業(yè)股份有限公司、寧波松科磁材有限公司、杭州象限科技有限公司、河北工業(yè)大學(xué)、三友聯(lián)眾集團(tuán)股份有限公司、東莞金坤新材料股份有限公司、陜西斯瑞新材料股份有限公司、寧波寧港永磁材料有限公司、寧波招寶磁業(yè)有限公司、寧波大縉華磁性材料有限公司、寧波韻升股份有限公司、寧波美固力磁電有限公司、寧波尼蘭德磁業(yè)股份有限公司、寧波磁性材料商會(huì)、寧波盛事達(dá)磁業(yè)有限公司、寧波華輝磁業(yè)有限公司、浙江云度新材料科技有限公司、天津三環(huán)奧納科技有限公司、浙江中科磁業(yè)股份有限公司、東陽(yáng)富仕特磁業(yè)有限公司、重慶科技學(xué)院、贛州市綜合檢驗(yàn)檢測(cè)院、浙江安特磁材股份有限公司、江西中石新材料有限公司、安徽省瀚海新材料股份有限公司。1永磁體磁偏角的測(cè)量方法本文件描述了永磁體磁偏角的測(cè)量方法。本文件適用于稀土鐵硼、稀土鈷、鋁鎳鈷、永磁鐵氧體等永磁體磁偏角的測(cè)量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2900.60電工術(shù)語(yǔ)電磁學(xué)GB/T2900.83電工術(shù)語(yǔ)電的和磁的器件GB/T9637電工術(shù)語(yǔ)磁性材料與元件GB/T38437用抽拉或旋轉(zhuǎn)方式測(cè)量鐵磁材料樣品磁偶極矩的方法JJF1059.1測(cè)量不確定度評(píng)定與表示3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T2900.60、GB/T2900.83和GB/T9637界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。磁偏角deflectedangleofmagnetization永磁體被磁化后實(shí)際磁偶極矩j的方向(實(shí)際磁化方向)與設(shè)計(jì)的理想磁偶極矩j,的方向(理想磁化方向)之間的角度γ(見(jiàn)圖1)。注：永磁體磁偏角一般是在材料制備或者加工成品過(guò)程中產(chǎn)生。j.j永磁體磁偏角24測(cè)量原理測(cè)量永磁體的三個(gè)相互正交方向的磁偶極矩(以x軸為理想磁化方向):j為實(shí)際磁化方向的磁偶極矩，j,為理想磁化方向的磁偶極矩分量，j、和j,是在其他兩個(gè)與之相互正交方向(x和y)產(chǎn)生的磁偶極矩分量。在實(shí)際磁化方向與理想磁化方向一致的情況下：j,=j;當(dāng)實(shí)際磁化方向與理想磁化方向有偏差時(shí)，z向磁偶極矩測(cè)量結(jié)果為實(shí)際磁化方向在理想磁化方向的磁偶極矩分量，此時(shí)j,=j·cosy。圖2為永磁體磁偶極矩及其分量示意圖。γ為最終需要測(cè)定的磁偏角。圖2永磁體磁偶極矩及其分量示意圖磁偏角按公式(1)、公式(2)計(jì)算：j=√j?+j;+j; (1) (2)式中：j——實(shí)際磁化方向的磁偶極矩，單位為微韋伯厘米(μWb·cm);jx、jy、j,——分別為在x、y、z方向產(chǎn)生的磁偶極矩分量，單位為微韋伯厘米(μWb·cm);通過(guò)公式(2)計(jì)算磁偏角時(shí)，需要測(cè)量得到實(shí)際磁化方向的磁偶極矩在三個(gè)相互正交方向的磁偶極矩分量，即三維磁偶極矩。本文件主要描述通過(guò)三維探測(cè)線圈及三通道磁通積分器組成的測(cè)量裝置測(cè)得三維磁偶極矩。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中也可通過(guò)旋轉(zhuǎn)樣品，使用一維探測(cè)線圈和單通道磁通積分器逐一5樣品5.1被測(cè)樣品為永磁體或永磁體與其他非磁性材料的組合件。5.2應(yīng)選擇樣品或組件上的相關(guān)面作為樣品基準(zhǔn)面，磁偏角的測(cè)量結(jié)果與樣品基準(zhǔn)面的選擇相關(guān)。5.3被測(cè)樣品應(yīng)具有單一磁化方向，并且已知其理想磁化方向。3GB/T43266—20236測(cè)量裝置磁偏角測(cè)量裝置如圖3所示。包括：三維探測(cè)線圈、三通道磁通積分器(Fx、Fγ、F?)、數(shù)據(jù)處理器。圖3永磁體磁偏角測(cè)量裝置組成6.2三維探測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)三維探測(cè)線圈宜由三個(gè)亥姆霍茲線圈兩兩正交組成，正交度偏差a應(yīng)在±0.5°以?xún)?nèi)。每個(gè)亥姆霍茲線圈分別與對(duì)應(yīng)的三維磁通積分器通道連接，分別測(cè)量樣品x、y、z三個(gè)方向的磁通量和磁偶極矩。應(yīng)根據(jù)被測(cè)樣品磁偶極矩和尺寸大小，選擇或設(shè)計(jì)三個(gè)亥姆霍茲線圈，磁化方向?qū)?yīng)的亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的磁通量應(yīng)不小于1mWb,其線圈常數(shù)應(yīng)不大于其他二個(gè)亥姆霍茲線圈，而且每個(gè)亥姆霍茲線圈的0.5%均勻區(qū)均應(yīng)能覆蓋被測(cè)樣品整體。組成三維探測(cè)線圈的三個(gè)方向的探測(cè)線圈應(yīng)標(biāo)定線圈常數(shù)。三維探測(cè)線圈也可由三個(gè)兩兩正交的其他類(lèi)探測(cè)線圈組成，正交度偏差a應(yīng)在士0.5°以?xún)?nèi)。三維探測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)還應(yīng)包括一個(gè)放置樣品的基準(zhǔn)面(xoy)平臺(tái)，該平臺(tái)應(yīng)按6.4進(jìn)行調(diào)整。亥姆霍茲線圈是由兩個(gè)相同的薄平行線圈組成，兩線圈之間的距離與線圈的半徑相等，串聯(lián)順接。當(dāng)亥姆霍茲線圈中有恒定電流通過(guò)時(shí)，在兩線圈間中心點(diǎn)附近會(huì)形成一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)均勻的區(qū)域，此區(qū)域即亥姆霍茲線圈的均勻區(qū)，其磁場(chǎng)均勻度按公式(3)計(jì)算：式中：δ——磁場(chǎng)均勻度；Hmx、Hmin——分別為磁場(chǎng)最大值、最小值，單位為安培每米(A/m);H線圈幾何中心磁場(chǎng)，單位為安培每米(A/m)。設(shè)計(jì)使用補(bǔ)償線圈以減弱周?chē)艌?chǎng)的干擾。6.3三維亥姆霍茲線圈正交度偏差確定三維亥姆霍茲線圈正交度的確定是通過(guò)測(cè)量各個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的正交度實(shí)現(xiàn)的。4GB/T43266—2023三維亥姆霍茲線圈的每個(gè)亥姆霍茲線圈分別加載幅值相同的直流電時(shí)，在線圈中心分別產(chǎn)生磁場(chǎng)Bx、By、B?。當(dāng)給產(chǎn)生x軸和x軸方向磁場(chǎng)的亥姆霍茲線圈同時(shí)加載幅值相同的直流電時(shí)，根據(jù)矢量相加的平行四邊形法則，會(huì)在xox平面上產(chǎn)生一個(gè)矢量磁場(chǎng)B。圖4為二個(gè)亥姆霍茲線圈正交度偏差的確定示意圖。圖4二個(gè)亥姆霍茲線圈正交度偏差的確定示意圖根據(jù)公式(4)、公式(5)及公式(6)計(jì)算出x軸方向與=軸方向亥姆霍茲線圈的正交度偏差α。式中：θ——x軸方向與x軸方向亥姆霍茲線圈間的夾角，單位為度(°);Bx、B?——分別為在x、ε方向產(chǎn)生的磁場(chǎng)分量，單位為毫特斯拉(mT);Bx——在xox平面上產(chǎn)生的矢量磁場(chǎng)，單位為毫特斯拉(mT);α——x軸與x軸亥姆霍茲線圈的正交度偏差，單位為度(°)。用同樣的方法分別計(jì)算：x軸與y軸、z軸與y軸亥姆霍茲線圈間的正交度偏差。6.4三維亥姆霍茲線圈基準(zhǔn)面平臺(tái)的調(diào)整為減少基準(zhǔn)面傾角對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響，將一個(gè)永磁樣品放在基準(zhǔn)面平臺(tái)，樣品每旋轉(zhuǎn)90°測(cè)量一次磁偏角，每次測(cè)量重復(fù)3次以上并計(jì)算平均值，通過(guò)多次調(diào)整基準(zhǔn)面傾角，使不同旋轉(zhuǎn)角度測(cè)量得到的結(jié)果差值小于0.2°。調(diào)整用樣品的磁偏角宜在1°~3°。6.5三通道磁通積分器三通道磁通積分器由三路積分器組成，包含三個(gè)磁通線圈輸入接口和對(duì)應(yīng)的磁通量輸出接口，每個(gè)通道磁通積分器的量程設(shè)置應(yīng)能滿足測(cè)量時(shí)的最高分辨率達(dá)到或優(yōu)于0.001mWb,磁通積分器的漂移應(yīng)不大于0.001mWb/min。每個(gè)通道的磁通積分器都應(yīng)定期校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方法參照GB/T38437。7測(cè)量步驟7.1打開(kāi)三通道磁通積分器電源開(kāi)關(guān)對(duì)磁通積分器進(jìn)行預(yù)熱15min以上，選擇與樣品匹配的測(cè)量5量程。7.2調(diào)節(jié)三通道磁通積分器漂移，磁通積分器的漂移在5s內(nèi)應(yīng)小于0.001mWb。7.3將樣品放置在三維探測(cè)線圈磁場(chǎng)均勻區(qū)內(nèi)的基準(zhǔn)平面上，三通道磁通積分器讀數(shù)同時(shí)清零。7.4將樣品從三維探測(cè)線圈的基準(zhǔn)面上抽拉至一段距離之外的位置，該位置應(yīng)保證試樣與三維探測(cè)線圈之間產(chǎn)生的磁耦合可忽略不計(jì)，分別記錄磁通積分器每個(gè)通道的讀數(shù)，按GB/T38437的方法，分別得出磁體三個(gè)方向的磁偶極矩：jxjy、j。7.5通過(guò)公式(1)、(2)計(jì)算，得出磁偏角的測(cè)量值。7.6如需進(jìn)一步提高磁偏角的測(cè)量準(zhǔn)確性可按7.3～7.5的測(cè)量步驟，在基準(zhǔn)面(xoy平面)上，將樣品每旋轉(zhuǎn)90°測(cè)量一次磁偏角，共測(cè)量4次。8試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理按7.1～7.5操作測(cè)得的磁偏角，計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后1位。按照7.6的操作，4次測(cè)量結(jié)果取平均值代表最終測(cè)量結(jié)果，平均值計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后2位。9測(cè)試環(huán)境干擾磁場(chǎng)、鐵磁物距離、鐵磁物的移動(dòng)(磁場(chǎng)的變化)應(yīng)符合GB/T38437的要求。10再現(xiàn)性當(dāng)被測(cè)樣品磁偏角大于0.2°時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示11測(cè)試報(bào)告測(cè)試報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：a)采用本文件進(jìn)行測(cè)量的聲明；c)測(cè)量日期；d)探測(cè)線圈的類(lèi)型：三維/一維；f)測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度(℃);g)觀察到的異?，F(xiàn)象。6(資料性)使用一維探測(cè)線圈的方式測(cè)量永磁體磁偏角A.1測(cè)量裝置測(cè)量裝置如圖A.1所示，由一維探測(cè)線圈、單通道磁通積分器F和樣品工裝等組成。A.2樣品工裝如圖A.1所示，樣品工裝由非磁性材料制成，具備相互垂直的三個(gè)基準(zhǔn)面(基準(zhǔn)面x、基準(zhǔn)面y、基準(zhǔn)面x)和一個(gè)與基準(zhǔn)面x平行的樣品放置面，三個(gè)基準(zhǔn)面相互垂直度偏差不大于0.1°。樣品放置面與對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)面的平行度小于0.05mm。A.3測(cè)量步驟A.3.1使用樣品工裝的三個(gè)基準(zhǔn)