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稀土永磁材料磁矩(磁偏角)测量比对实验

发布日期:2017-06-27 发布者: 浏览次数:1411


一、前言

       我国是稀土资源大国,稀土储存量居世界首位,无论是SmCo系或NdFeB系稀土永磁材料的研发和应用都具有绝对的优势。随着对稀土永磁体品质要求的不断提高,控制好稀土永磁材料的磁力矩M和主轴磁偏角θz,将对提供稳定磁场源作为稀土永磁组件作为传感器的核心部件,具有重要的意义。

       能准确测量轴向充磁稀土永磁材料的磁力矩M和主轴磁偏角θz,可以为后期开发传感器提供很大的保障,主要涉及领域有手机微型电机用磁钢、汽车测速传感器磁钢、石油勘探用磁钢、霍尔传感器磁钢等。

       生产高品质的磁钢是企业生存和创造高额利润的途径之一,目前国内外用户不单一关心材料的BH特性,同时关心材料的磁矩一致性,主轴磁偏角是否控制的在允许的范围内,这样的磁钢需求会随着高新永磁磁路器件的设计而不断提高,利润相对普通磁钢高出许多。磁矩参数已经逐步成为了一个国际之间进行传递的检验标准,同时添加磁偏角测量后,对磁钢在检验生产企业制造工艺过程中的取向、切割等环节有极其重要的意义。

       为满足行业用户的测试需求,我公司与2013年推出FE-2100AM永磁材料主轴磁偏角测量装置,满足对永磁器件磁力矩M和主轴磁偏角θz的测量,为用户满足高端要求产品测量保驾护航。

二、国内外研究现状和发展趋势

       传统型的磁矩测量和磁偏角测量设备,最早可以上溯到上世纪90年代,有报到过的美国LDJ公司(被Laboratorio Elettrofisico合并)生产的“矢量磁矩测试系统”和德国Brockhaus公司的产品,2010年后比较杰出的是德国matesy公司采用磁阻矩阵设计的新型磁偏角测试系统,以及湖南省永逸科技有限公司和宁波兴隆磁性技术有限公司为代表的产品,国内两家企业还是采用传统的线圈法测量。

       传统型磁偏角测量设备均是采用磁通计配置三维亥姆霍兹线圈进行设计的,原理简单、可溯源性强。但由于对磁通计和测试线圈的要求很高,在磁通计控制漂移、测量亥姆霍兹线圈定标和线圈正交安装上要求较高,同时由于非主轴分量磁矩很低,对磁通计分辨率要求较高,这些是做好传统型磁偏角测试设备需要解决的问题。同时对测试环境的要求也很高(环境磁场不能有波动)。

        德国matesy公司采用磁阻矩阵测试原理很好的解决了磁通计漂移的控制问题,同时对环境磁场的细微波动并不敏感,使得测试重复性得以大幅度提高。如果采用旋转法进行测量,很好的解决几何结构定位偏差,测试磁矩M和主轴磁偏角θz将得到完美的解决,值得大力推广和应用。

       国内目前还没有相关的磁偏角测试设备的检定标准,给测试设备精确度的仲裁带来一定难度,相关部门应该在这方面进行一些投入和研发,或与设备企业联合,发挥各自优势尽快推出相关标准设备和可靠性测试标准设备。湖南省永逸科技有限公司在致力于产品不断提高的过程中,习惯性的做法一直是不断的与行业中同行设备进行测试比对,通过测试数据找差距(或差异),获得正确的评估和判断,提高产品性能,从而达到对自身生产产品的正确判断和评估。

三、中外设备的比对

       就永磁材料磁偏角测试设备测试准确度和重复性(再现性)情况,我们先后与Brockhaus、宁波兴隆、Laboratorio Elettrofisico设备进行过相关样品的测试比对,对采用传统型线圈测试方法制造的设备同行有较全面的了解,FE-2100AM主轴磁偏角测量系统在同行中有一定的优势,2013年Matesy GmbH的Hendryk Richert也曾称赞过我们的传统型磁偏角测试设备是行业中杰出的设备之一。本月杭州永磁集团有限公司测试任务扩大,原有的matesy测试设备不能满足测试的需求,有幸让我们提供FE-2100AM磁偏角测量系统。安装、培训工作和配合用户验收顺利完成,同时针对目前没有相关机构进行装置检定,双方提出采用杭州永磁集团有限公司的matesy德国设备与湖南省永逸科技有限公司磁测量实验室的FE-2100AM测试设备进行样品测试比对,这项工作的进行将对双方都有益处。共选取样品15只,进行相关比较工作的进行。

       样品系列一、材料Sm2Co17,尺寸:7mm×4.5mm×18mm,充磁18mm方向。






样品系列二、材料Sm2Co17,尺寸:D6.9mm×H4.3mm,充磁4.3mm方向。


样品系列三、材料Sm2Co17,R8.35mm(150°扇形)×H5mm,充磁5mm方向。



      非常欣喜,比对测试结果吻合度相当高。这次比对方法中,杭州永磁集团有限公司采用样品在matesy设备测试台面上两处不同位置测试结果取平均值办法提供,永逸科技有限公司采用样品旋转90°测试一次数据共四次取平均值提供(见下表),设备测试不确定度0.2°(局限与台面正交精度和样品表面正交度因素)。

***样品系列三FE-2100AM实际测试数据:



      FE-2100AM测试随机测试不确定度±0.2°基本在上表中可以体现出来,如果用户需要获得样品的准确偏差角度,建议采用旋转样品测试4次取平均值的方法进行,获取的角度偏差更接近样品的偏差。








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