GBT 43264-2023 永磁体表面磁场分布测试方法（正式版）

永磁体表面磁场分布测试方法2023-11-27发布国家标准化管理委员会I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国电工合金标准化技术委员会(SAC/TC228)归口。本文件起草单位：中国计量科学研究院、桂林电器科学研究院有限公司、宁波兴隆磁性技术有限公司、福建省长汀金龙稀土有限公司、宁波可可磁业股份有限公司、三友联众集团股份有限公司、杭州科德磁业有限公司、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、宁波新材料测试评价中心有限公司、宁波松科磁材有限公司、杭州象限科技有限公司、陕西斯瑞新材料股份有限公司、宁波美固力磁电有限公司、河北工业大学、中国计量大学、宁波宁港永磁材料有限公司、浙江中杭新材料科技有限公司、宁波大缙华磁性材料有限公司、宁波韵升股份有限公司、宁波招宝磁业有限公司、浙江松发复合新材料有限公司、明光三友电力科技有限公司、东莞金坤新材料股份有限公司、天津三环奥纳科技有限公司、宁波鑫霖磁业有限公司、浙江中科磁业股份有限公司、东阳富仕特磁业有限公司、重庆文童机电有限责任公司、宁波尼兰德磁业股份有限公司、宁波华辉磁业有限公司、宁波鑫丰磁业有限公司、赣州市综合检验检测院、宁波盛事达磁业有限公司、江西中石新材料有限公司、宁波伊玛磁业有限公司、宁波市磁性材料商会。1永磁体表面磁场分布测试方法本文件描述了采用磁场探测器和磁强计测量永磁体表面磁场分布的方法，包括测试点的选择、测量本文件适用于经各种磁化方式磁化的稀土铁硼、稀土钴、铝镍钴、永磁铁氧体等永磁体表面磁场分布检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T1800.1产品几何技术规范(GPS)线性尺寸公差ISO代号体系第1部分：公差、偏差和配合的基础GB/T2900.60—2002电工术语电磁学JJF1059.1测量不确定度评定与表示3术语和定义GB/T2900.60—2002界定的以及下列术语和定义适用于本文件。永磁体极面polarsurfaceofpermanentmagnet永磁体磁极所在的面。注：各向异性的永磁体一般为与取向方向垂直或相交的面；各向同性的永磁体一般为与充磁方向垂直或相交的面。测试距离testdistance磁场探测器有效传感区的中心与测试面的垂直距离。4测试原理采用磁场探测器(探头)、磁强计和记录设备测量并记录永磁体表面指定方向的磁场强度，从而得到永磁体表面各测试点的磁场强度。5测试点选择根据永磁体的几何形状和磁化方向确定测量轨迹，在测量轨迹上选取测试点。永磁体极面为平面时的测试轨迹如图1～图5所示；永磁体极面为外圆周面或内圆周面时，在外(或内)圆周面上轴向H;位置，在整个360°圆周上按直径大小均布原则取若干点，测试点的示意图如图6～图8所示。2标引说明：a——永磁体的长；b——永磁体的宽；0——永磁体的几何中心点；A;——测试点离纵轴的距离；B;——测试点离横轴的距离。图1极面为方形时的测试点轨迹标引说明：a——永磁体的长；b——永磁体的宽；0——永磁体的几何中心点；A;——测试点离纵轴的距离；B;——测试点离横轴的距离。图2极面为多边形时的测试点轨迹图1、图2中，根据需要可测量多个轨迹，轨迹可通过以下不等式得到：标引说明：d——永磁体的直径；R;——测试点的半径；0——永磁体的几何中心点；φ;——测试点的极角。图3极面为圆形时的测试点轨迹3图3中，根据需要可测量多个轨迹，轨迹可通过以下不等式得到：0<R;<d/2;-180°<φ;<180°(i,j=1,2,3,…,n)标引说明：d——永磁体的直径；r——永磁体的内径；R;——测试点的半径；0——永磁体的圆心；φ;——测试点的极角。图4极面为圆环形时的测试点轨迹标引说明：d——永磁体的外径；R;——测试点的外径；0——永磁体的圆心；φ;——测试点的极角。图5极面为扇形时的测试点轨迹图4、图5中，根据需要可测量多个轨迹，轨迹可通过以下不等式得到：0<R;<d;-180⁰<φ;<180°(i,j=1,2,3,…,n)注1:如有必要，测试轨迹和起始点由供需双方协商确认。4GB/T43264—2023标引说明：h——永磁体的高度；H;——测试点的高度。图6辐向充磁圆环、圆柱的测试点轨迹标引说明：h——永磁体的高度；H;——测试点的高度。图7径向充磁单极圆环、圆柱的测试点轨迹标引说明：h——永磁体的高度；H;——测试点的高度。图8辐向充磁多极圆环、圆柱的测试点轨迹根据需要可测量多个轨迹，轨迹可通过以下不等式得到：0<H;<h(i=1,2,3,…,n)注2:如有必要，测试轨迹和起始点由供需双方协商确认。所有测试点应均匀分布在轨迹上，磁场测试点数量应根据样品尺寸、极数而定，并充分考虑各特征参数的测试精度要求，每毫米(直线距离或弧长)宜不少于1个点。56测量装置6.1基本组成测量装置应包括能使磁场探测器按测试轨迹上运动或者能到达各测试点的机械运动装置、测量磁场强度的磁场探测器(探头)及其配套的磁强计以及数据采集及处理系统。6.2机械装置6.2.1永磁体极面为平面时，机械装置应具备放置样品的基准平台和能使磁场探测器(或基准平台)在同一平面内沿x—y方向按指定的运动轨迹运动的机构，能实时给出磁场探测器相对于基准的位置，并能设定磁场探测器与被测极面之间的x向距离。6.2.2永磁体极面为外圆周面或内圆周面时，机械装置应具备能使样品围绕其轴线转动，能实时给出角度位置的旋转平台和使磁场探测器在平行于永磁体轴线方向按设定的轨迹运动的机构，并能设定磁场探测器与被测极面之间的距离。6.2.3磁场探测器(或永磁体)的运动速率应确保数据采集卡能同步采集测量值和位置信号。6.2.4在各种测试情况下，磁场探测器实际运动轨迹与理想的运动轨迹偏差应保持在±0.05mm6.3磁场测量装置6.3.1宜采用霍尔元件作为磁场探测器，磁场探测器应明确标明测试的有效区域大小、位置及封装尺寸。6.3.2作为磁场探测器信号处理设备的磁强计应与磁场探测器配套使用，如果以霍尔元件作为磁场探测器，则采用霍尔效应磁强计，仪器测量范围宜为(0～800)kA/m,测量最大误差应在士1.0%以内。6.3.3磁场探测器与配套的磁强计应定期经计量部门检定或校准。6.4数据采集及处理系统数据采集卡同步采集磁场强度测量值与位置信号，通过数据处理，描绘出磁场强度与位置的关系曲线，可在测量曲线上取测试点分析永磁体表面磁场特征。7试样7.1被测永磁体极面为平面时，按GB/T1800.1规定，永磁体两端面平行度不应超过形位公差等级9级；端面应垂直于轴线，垂直度不应超过形位公差等级9级；永磁体表面粗糙度Ra≤3.2μm。7.2被测永磁体极面为圆形、圆柱形或圆环形时，按GB/T1800.1规定，永磁体两端面平行度不应超过形位公差等级9级；端面应垂直于轴线，垂直度不应超过形位公差等级9级；圆度及圆柱度不应超过形位公差等级9级；表面粗糙度Ra≤3.2μm。7.3被测试样不应阻挡磁场探测器到达所需测试位置。8测试步骤8.1测试平台选择根据样品的极面、几何形状、测试轨迹选择不同的测试平台。永磁体极面为平面时，选择具备基准6面平台的测试装置；永磁体极面为外圆周面或内圆周面时，选择具备旋转平台的测试装置。8.2磁场探测器的位置永磁体极面为平面时，磁场探测器有效传感区的中心应在过测试点且垂直于极面的线上，磁场探测器的测试方向应平行于该线，示意图见图9。永磁体极面为外圆周面或内圆周面时，磁场探测器有效传感区的中心应在过测试点的法线上，磁场探测器的测试方向应平行于法线，示意图见图10。用户根据需求选择测试距离。当被测磁体为多极磁体，测试距离不宜大于单个磁极的宽度(或弧长)。测试距离偏差应符合6.2.4的规定。图9永磁体极面为平面时探测器位置图10永磁体极面为内圆周或外圆周时探测器位置按6.2.1和6.2.2规则在软件上预先设定测试轨迹和测试点分布，通过控制程序按测试轨迹测完所有测试点的磁场强度。8.4测试数据记录同步且一一对应记录测试点的磁场强度和测试点的位置，记录数据量应满足6.2.3的要求。79测试环境9.1环境温度测试应在23℃±3℃进行。测试前，试样及测试装置应达到环境温度。测试过程中，环境温度的9.2环境磁场测试过程中，不应有交流磁场干扰，测试环境直流磁场强度应低于50A/m。10测试数据处理将采集记录的数据组通过算法形成磁场强度-位置曲线。永磁体极面为平面时位置为磁体表面的坐标点；永磁体极面为圆周面时位置为角度。曲线可以直角坐标或极坐标方式描绘。10.2特征参数的确定在测试数据或磁场强度-位置曲线中提取能表征永磁体表面磁场分布的特征数据，包括极宽(长度或角度)、磁场强度峰值、磁场强度谷值、用户定制的测量点磁场强度等；通过相应的计算得到相对均匀多极永磁体极面为平面时，极宽为磁场强度-位置曲线中相邻两个磁场强度零点位置间的距离；多极永磁体极面为圆周面时，极宽为曲线中相邻两个磁场强度零点位置间的弧度或弧长。永磁体极面为多极性时，每对磁极内的正向磁场强度最大值为峰值，反向磁场强度最大值为谷值。永磁体极面为多极性宜通过积分来计算每个极磁场强度-位置曲线与x轴所包围的面积，见图11(以常见的6极永磁体为例)。8GB/T43264—2023图11永磁体极面为多极性(6极)状态下磁场强度-位置曲线永磁体极面为多极性时，在计算磁极面积的同时还需要计算磁极面积的占空比。每个极两个磁场强度0点间的距离为矩形的长，磁场强度峰值为矩形的高，该极的磁极面积除以该矩形面积计算所得比例为占空比，见图12。10.2.6磁极的半高宽永磁体极面为多极性，且磁场强度-位置曲线为正弦波时，波形上每个磁极表面磁场强度等于1/2磁场强度峰值两点之间的距离为磁极的半高宽，见图13。9GB/T43264—2023图13半高宽永磁体极面为单一极性时，选择若干磁场对称点，按照公式(1)计算其磁场分布的相对均匀度：H——永磁体各点表面磁场强度平均值，单位为安培每米(A/m)。磁场分布的标准偏差按照公式(2)、公式(3)计算： (2) η——磁场分布的标准偏差；n——永磁体测试点的总数；i(或j)测试点的顺序数；H;g)——测得的第i或第j点的永磁体表面磁场强度，单位为安培每米(A/m);H——测得的永磁体各点表面磁场强度平均值，单位为安培每米(A/m)。永磁体表面磁场强度平均值按公式(4)计算：H;——测得的第i点的永磁体表面磁场强度，单位为安培每米(A/m);n——永磁体测试点的总数。永磁体极面为多极性时，选择相对应的特征参数做相对均匀度分析，特征参数的相对均匀度和平均值的计算可参照公式(1)和公式(4)。11测试结果的不确定度独立测试多次，磁极的极宽、磁场强度峰值、磁场强度谷值、用户定制的测量点磁场强度以及通过计算得到