GB∕T 43266-2023 永磁体磁偏角的测量方法（正式版）

永磁体磁偏角的测量方法Methodsmeasurementoftheangledeviationofmagnetizationofpermanentmagnets2023-11-27发布2024-06-01实施国家市场监督管理总局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：宁波兴隆磁性技术有限公司、中国计量科学研究院、桂林电器科学研究院有限公司、浙江松发复合新材料有限公司、福建省长汀金龙稀土有限公司、宁波新材料测试评价中心有限公司、中国计量大学、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、宁波可可磁业股份有限公司、宁波松科磁材有限公司、杭州象限科技有限公司、河北工业大学、三友联众集团股份有限公司、东莞金坤新材料股份有限公司、陕西斯瑞新材料股份有限公司、宁波宁港永磁材料有限公司、宁波招宝磁业有限公司、宁波大缙华磁性材料有限公司、宁波韵升股份有限公司、宁波美固力磁电有限公司、宁波尼兰德磁业股份有限公司、宁波磁性材料商会、宁波盛事达磁业有限公司、宁波华辉磁业有限公司、浙江云度新材料科技有限公司、天津三环奥纳科技有限公司、浙江中科磁业股份有限公司、东阳富仕特磁业有限公司、重庆科技学院、赣州市综合检验检测院、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永磁体磁偏角的测量方法本文件描述了永磁体磁偏角的测量方法。本文件适用于稀土铁硼、稀土钴、铝镍钴、永磁铁氧体等永磁体磁偏角的测量。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/T2900.60电工术语电磁学GB/T2900.83电工术语电的和磁的器件GB/T9637电工术语磁性材料与元件GB/T38437用抽拉或旋转方式测量铁磁材料样品磁偶极矩的方法JJF1059.1测量不确定度评定与表示3术语和定义GB/T2900.60、GB/T2900.83和GB/T9637界定的以及下列术语和定义适用于本文件。磁偏角deflectedangleofmagnetization永磁体被磁化后实际磁偶极矩j的方向(实际磁化方向)与设计的理想磁偶极矩j,的方向(理想磁化方向)之间的角度γ(见图1)。注：永磁体磁偏角一般是在材料制备或者加工成品过程中产生。j.j永磁体磁偏角24测量原理测量永磁体的三个相互正交方向的磁偶极矩(以x轴为理想磁化方向):j为实际磁化方向的磁偶极矩，j,为理想磁化方向的磁偶极矩分量，j、和j,是在其他两个与之相互正交方向(x和y)产生的磁偶极矩分量。在实际磁化方向与理想磁化方向一致的情况下：j,=j;当实际磁化方向与理想磁化方向有偏差时，z向磁偶极矩测量结果为实际磁化方向在理想磁化方向的磁偶极矩分量，此时j,=j·cosy。图2为永磁体磁偶极矩及其分量示意图。γ为最终需要测定的磁偏角。图2永磁体磁偶极矩及其分量示意图磁偏角按公式(1)、公式(2)计算：j=√j?+j;+j; (1) (2)式中：j——实际磁化方向的磁偶极矩，单位为微韦伯厘米(μWb·cm);jx、jy、j,——分别为在x、y、z方向产生的磁偶极矩分量，单位为微韦伯厘米(μWb·cm);通过公式(2)计算磁偏角时，需要测量得到实际磁化方向的磁偶极矩在三个相互正交方向的磁偶极矩分量，即三维磁偶极矩。本文件主要描述通过三维探测线圈及三通道磁通积分器组成的测量装置测得三维磁偶极矩。在实际测量过程中也可通过旋转样品，使用一维探测线圈和单通道磁通积分器逐一5样品5.1被测样品为永磁体或永磁体与其他非磁性材料的组合件。5.2应选择样品或组件上的相关面作为样品基准面，磁偏角的测量结果与样品基准面的选择相关。5.3被测样品应具有单一磁化方向，并且已知其理想磁化方向。3GB/T43266—20236测量装置磁偏角测量装置如图3所示。包括：三维探测线圈、三通道磁通积分器(Fx、Fγ、F₂)、数据处理器。图3永磁体磁偏角测量装置组成6.2三维探测线圈的结构三维探测线圈宜由三个亥姆霍兹线圈两两正交组成，正交度偏差a应在±0.5°以内。每个亥姆霍兹线圈分别与对应的三维磁通积分器通道连接，分别测量样品x、y、z三个方向的磁通量和磁偶极矩。应根据被测样品磁偶极矩和尺寸大小，选择或设计三个亥姆霍兹线圈，磁化方向对应的亥姆霍兹线圈产生的磁通量应不小于1mWb,其线圈常数应不大于其他二个亥姆霍兹线圈，而且每个亥姆霍兹线圈的0.5%均匀区均应能覆盖被测样品整体。组成三维探测线圈的三个方向的探测线圈应标定线圈常数。三维探测线圈也可由三个两两正交的其他类探测线圈组成，正交度偏差a应在士0.5°以内。三维探测线圈的结构还应包括一个放置样品的基准面(xoy)平台，该平台应按6.4进行调整。亥姆霍兹线圈是由两个相同的薄平行线圈组成，两线圈之间的距离与线圈的半径相等，串联顺接。当亥姆霍兹线圈中有恒定电流通过时，在两线圈间中心点附近会形成一个磁场强度相对均匀的区域，此区域即亥姆霍兹线圈的均匀区，其磁场均匀度按公式(3)计算：式中：δ——磁场均匀度；Hmx、Hmin——分别为磁场最大值、最小值，单位为安培每米(A/m);H线圈几何中心磁场，单位为安培每米(A/m)。设计使用补偿线圈以减弱周围磁场的干扰。6.3三维亥姆霍兹线圈正交度偏差确定三维亥姆霍兹线圈正交度的确定是通过测量各个线圈产生的磁场强度之间的正交度实现的。4GB/T43266—2023三维亥姆霍兹线圈的每个亥姆霍兹线圈分别加载幅值相同的直流电时，在线圈中心分别产生磁场Bx、By、B₂。当给产生x轴和x轴方向磁场的亥姆霍兹线圈同时加载幅值相同的直流电时，根据矢量相加的平行四边形法则，会在xox平面上产生一个矢量磁场B。图4为二个亥姆霍兹线圈正交度偏差的确定示意图。图4二个亥姆霍兹线圈正交度偏差的确定示意图根据公式(4)、公式(5)及公式(6)计算出x轴方向与=轴方向亥姆霍兹线圈的正交度偏差α。式中：θ——x轴方向与x轴方向亥姆霍兹线圈间的夹角，单位为度(°);Bx、B₂——分别为在x、ε方向产生的磁场分量，单位为毫特斯拉(mT);Bx——在xox平面上产生的矢量磁场，单位为毫特斯拉(mT);α——x轴与x轴亥姆霍兹线圈的正交度偏差，单位为度(°)。用同样的方法分别计算：x轴与y轴、z轴与y轴亥姆霍兹线圈间的正交度偏差。6.4三维亥姆霍兹线圈基准面平台的调整为减少基准面倾角对测量结果带来的影响，将一个永磁样品放在基准面平台，样品每旋转90°测量一次磁偏角，每次测量重复3次以上并计算平均值，通过多次调整基准面倾角，使不同旋转角度测量得到的结果差值小于0.2°。调整用样品的磁偏角宜在1°~3°。6.5三通道磁通积分器三通道磁通积分器由三路积分器组成，包含三个磁通线圈输入接口和对应的磁通量输出接口，每个通道磁通积分器的量程设置应能满足测量时的最高分辨率达到或优于0.001mWb,磁通积分器的漂移应不大于0.001mWb/min。每个通道的磁通积分器都应定期校准，校准方法参照GB/T38437。7测量步骤7.1打开三通道磁通积分器电源开关对磁通积分器进行预热15min以上，选择与样品匹配的测量5量程。7.2调节三通道磁通积分器漂移，磁通积分器的漂移在5s内应小于0.001mWb。7.3将样品放置在三维探测线圈磁场均匀区内的基准平面上，三通道磁通积分器读数同时清零。7.4将样品从三维探测线圈的基准面上抽拉至一段距离之外的位置，该位置应保证试样与三维探测线圈之间产生的磁耦合可忽略不计，分别记录磁通积分器每个通道的读数，按GB/T38437的方法，分别得出磁体三个方向的磁偶极矩：jxjy、j。7.5通过公式(1)、(2)计算，得出磁偏角的测量值。7.6如需进一步提高磁偏角的测量准确性可按7.3～7.5的测量步骤，在基准面(xoy平面)上，将样品每旋转90°测量一次磁偏角，共测量4次。8试验数据处理按7.1～7.5操作测得的磁偏角，计算结果精确到小数点后1位。按照7.6的操作，4次测量结果取平均值代表最终测量结果，平均值计算结果精确到小数点后2位。9测试环境干扰磁场、铁磁物距离、铁磁物的移动(磁场的变化)应符合GB/T38437的要求。10再现性当被测样品磁偏角大于0.2°时，用标准偏差表示11测试报告测试报告应包含以下内容：a)采用本文件进行测量的声明；c)测量日期；d)探测线圈的类型：三维/一维；f)测量时的环境温度(℃);g)观察到的异常现象。6(资料性)使用一维探测线圈的方式测量永磁体磁偏角A.1测量装置测量装置如图A.1所示，由一维探测线圈、单通道磁通积分器F和样品工装等组成。A.2样品工装如图A.1所示，样品工装由非磁性材料制成，具备相互垂直的三个基准面(基准面x、基准面y、基准面x)和一个与基准面x平行的样品放置面，三个基准面相互垂直度偏差不大于0.1°。样品放置面与对应基准面的平行度小于0.05mm。A.3测量步骤A.3.1使用样品工装的三个基准