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钕铁硼NdFeB材料磁化曲线的测量

2021/07/12 10:42
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【摘要】:
最近遇到一些企业提出要对稀土永磁材料的磁化曲线进行测量,以前也有遇到过一些企业要测试永磁铁氧体的磁化曲线。大家知道,参考现有的国际或国家标准,对永磁材料是不要求测试磁化曲线的(软磁材料需要测试磁化曲线),永磁材料大多采用饱和充磁,尤其是稀土永磁,大多是采用螺线管脉冲充磁。本文介绍的是钕铁硼NdFeB材料磁化曲线的测量。

  最近遇到一些企业提出要对稀土永磁材料的磁化曲线进行测量,以前也有遇到过一些企业要测试永磁铁氧体的磁化曲线。大家知道,参考现有的国际或国家标准,对永磁材料是不要求测试磁化曲线的(软磁材料需要测试磁化曲线),永磁材料大多采用饱和充磁,尤其是稀土永磁,大多是采用螺线管脉冲充磁。本文介绍的是钕铁硼NdFeB材料磁化曲线的测量。

FE-2100HAB永磁材料磁性测量装置

  尽管个人觉得没有太大的意义!朋友们提出了,就进行一次磁化曲线的测试--钕铁硼NdFeB材料磁化曲线的测量。要获得稀土永磁的磁化曲线,目前我能做的也只有是采用我们的FE-2100HAB永磁材料磁性测量装置来进行。测试磁化曲线即样品不充磁(要测试重复性可考虑采用热退磁处理)条件下,直接测试一相限的BH曲线即可,没有什么难度,同时我也参考国家标准GB/T3217-2008和国际标准IEC404-5的规定,进行先对测试样品采用预饱和磁化后,再测试样品的性能。钕铁硼NdFeB材料磁化曲线的测量获得的原始数据作图如下:

1、直接磁化测试(蓝色)和螺线管预饱和磁化(8T)测试(橙色)的BH曲线比较:


2、直接磁化测试(蓝色)和螺线管预饱和磁化(8T)测试(橙色)的JH曲线比较:


3、图形分析:

3-1、大家可以看到不管采用那种方式测试,磁化曲线以及磁滞回线当B值达到2.3T左右时,均出现了下塌;

3-2、本案例样品采用的是N42UH样品,下榻的位置采用蓝色箭头标记;

3-3、电磁铁采用Fe65Co35铁钴合金极头,Bs达到2.3T左右饱和,对应两个箭头所指示的位置是FeCo合金极头的饱和Bs的位置!!!一象限对应H达到1000kA/m塌陷就发生了,三象限对应H达到-1900kA/m时(B值变小)曲线上翘,对于高内禀的稀土永磁材料,采用电磁铁法测试获得的Hcj要比材料实际的Hcj偏大,得到合理的解释。

4、数据分析:

钕铁硼NdFeB材料磁化曲线的测量两种方式测试BH的比较(Hmax=2390kA/m):

测试方式 Br(T) Hcb(kA/m) Hcj(kA/m) BHmax(kJ/m³)
电磁铁直接磁化测量 1.268 987 1955 313.4
螺线管预充(8T)测量 1.297 1011 1960 328.2


4-1、采用电磁铁法测量磁化曲线,H低于1000kA/m时,所获得的磁化曲线基本是真实的,后期更大磁场下的磁化曲线需要修正,本案例参考BH曲线直接延伸直线,差异也会非常小,因此我才觉得测试磁化曲线没有太大的意义;

4-2、采用电磁铁法测试退磁曲线,当Hcj小于1900kA/m时,所获得退磁曲线与材料的实际曲线是比较接近的,但测试内禀矫顽力更高的材料,所获得的Hcj要比材料实际值大,高内禀永磁开路样品脉冲测量修正法可参考与电磁铁法测试Hcj小于1900kA/m以下的电磁铁法测试数据进行比对和验证(包括退磁曲线);

4-3、两种方法测试参考最大磁能积BHmax分析,直接采用电磁铁磁化饱和度:95.5%,行业中所采用的所谓无损测量法(或直接进行毛坯测量),需要考虑所测试的样品Hcj不能太高,对SH以下级别的材料才能简单近似,否则需要加更大的磁场;

4-4、永磁电机转子采用的是充磁夹具对磁钢进行脉冲充磁,一般设计的磁场3T多一点,效果并不会比电磁铁采用同样的直流磁场强度磁化好,可能要因此打击一下说说整体充磁更饱和的朋友了,不能说整体充磁比单片高场饱和度更好。但整体多极充磁的情况会更复杂,整体多极充磁磁钢和单片饱和磁钢对应在退磁曲线上的工作点是两码事,可能整体充磁比单片饱和充磁得到的实际效果更好(具体我没实验过)。